Alienii ți-au răpit prietena și au ținut-o într-un obiect în mișcare circulară. Trebuie să o salvezi, dar nu știi cum funcționează acel obiect. Pentru a o salva, trebuie să înțelegeți mecanica acestui ciudat obiect circular în mișcare, astfel încât să îl puteți învinge. Lasă-ne să te ajutăm cu noțiunile de bază ale mișcării circulare.
Sugestii video
Mișcarea circulară uniformă
Mișcarea circulară este mișcarea unui corp care urmează o traiectorie circulară. Mișcarea circulară uniformă este un tip specific de mișcare circulară în care mișcarea unui corp care urmează o traiectorie circulară are o viteză constantă. Corpul are un punct central fix și rămâne echidistant față de acesta în orice poziție dată.
Când un obiect se învârte în cerc, descrierea mișcării sale devine interesantă din mai multe puncte de vedere. Pentru a înțelege mai bine mișcarea circulară, să analizăm un exemplu.
Să presupunem că aveți o minge atașată de o sfoară și că o mișcați constant într-o mișcare circulară. Atunci observăm două lucruri:
- Viteza bilei este constantă. Ea trasează un cerc cu centrul fix.
- În fiecare punct al mișcării sale, bila își schimbă direcția. Prin urmare, putem spune că, pentru a rămâne pe o traiectorie circulară, bila trebuie să-și schimbe continuu direcția.
Din cel de-al doilea punct rezultă un rezultat important. Prima lege a mișcării a lui Newton ne spune că nu poate exista accelerație fără o forță netă. Așadar, trebuie să existe o forță asociată cu mișcarea circulară. Cu alte cuvinte, pentru ca mișcarea circulară să aibă loc, o forță netă trebuie să acționeze asupra obiectului. Astfel, schimbarea de direcție este rezultatul unei forțe centripete.
Forța centripetă este forța care acționează asupra unui corp aflat pe o traiectorie circulară. Ea se îndreaptă spre centrul în jurul căruia se deplasează corpul.
Atâta timp cât bila este atașată de sfoară, ea va continua să urmeze traiectoria circulară. În momentul în care sfoara se rupe sau se dă drumul la sfoară, forța centripetă încetează să mai acționeze și bila zboară.
Cercetăriți mai multe subiecte la rubrica Mișcare
- Introducere în mișcare și parametrii ei
- Reprezentarea grafică a mișcării
- Ecuațiile mișcării
Aflați mai multe despre Mișcarea în diferite accelerații pentru diferite intervale de timp.
Terminologii ale mișcării circulare uniforme
Pentru a studia mișcarea circulară uniformă, definim următorii termeni.
Perioada de timp (T)
Perioada de timp (T) este timpul necesar bilei pentru a efectua o revoluție. Ea se notează cu „T”. Dacă ‘r’ este raza cercului de mișcare, atunci în timpul ‘T’ bila noastră parcurge o distanță = 2πr. Să presupunem că mingea are nevoie de 3 secunde pentru a efectua o revoluție. Deci T= 3 sec.
Frecvența (f)
Numărul de rotații pe care bila noastră le efectuează într-o secundă este frecvența de revoluție. Notăm frecvența prin f și f = 1/T. Unitatea de măsură a frecvenței este Hertz (Hz). Un Hz înseamnă o revoluție pe secundă. Aici frecvența va fi de 1/3 Hz.
Forța centripetă
Am văzut mai devreme că un corp care se mișcă în cerc își schimbă continuu direcția. Prin urmare, am spus că mișcarea circulară este o mișcare accelerată. Din legile lui Newton, știm că un corp poate accelera numai atunci când este acționat de o anumită forță.
În cazul mișcării circulare, această forță este forța centripetă. Dacă „m” este masa corpului, atunci forța centripetă exercitată asupra acestuia este dată de F = mv2/r; unde „r” este raza orbitei circulare.
Viteza unghiulară
Ne putem, de asemenea, face o idee despre viteza cu care se mișcă un obiect într-un cerc dacă știm cât de repede se rotește linia care unește obiectul cu centrul cercului. Măsurăm acest lucru prin măsurarea vitezei cu care se modifică unghiul subînțeles la centru. Această mărime este ω și ω = Schimbarea unghiului pe unitatea de timp. Prin urmare, ω este Viteza unghiulară.
Unitatea SI este radianul / s sau rad/s. Pentru o singură rotație, modificarea unghiului este de 2π și timpul necesar este „T”, prin urmare putem scrie:
ω = 2π/T = 2πν …(4)
Se măsoară de obicei în r.p.m sau rotații pe minut. ω = 1 r.p.m, dacă un corp efectuează o rotație pe minut. De asemenea, putem converti r.p.m. în radiani pe secundă ca i r.p.m. = 2π/60s = π/30 rad/s
Puteți descărca Motion Cheat Sheet făcând clic pe butonul de descărcare de mai jos
Exemple rezolvate pentru dumneavoastră
Q: O mașină rulează cu viteză constantă pe o pistă circulară de rază 100 m, având nevoie de 62,8 s la fiecare tur. Care sunt viteza medie și viteza medie pe fiecare tur complet? (π=3,14)
- viteza = 10 m/s și viteza = 10 m/s
- viteza = 10 m/s și viteza = 0 m/s
- viteza = 0 m/s și viteza = 0 m/s
- viteza = 10 m/s și viteza = 0 m/s
Soluție: Se poate obține o soluție: B). Chiar și fără a rezolva problema, o privire mai atentă vă va spune că toate celelalte opțiuni pot fi greșite. Ca și în cazul unei mișcări circulare, dacă particula revine la poziția inițială, atunci deplasarea este 0. Astfel, pentru o astfel de mișcare, viteza este 0, iar viteza este diferită de zero. În plus, circumferința fiecărei ture este 2(3,14)(100), care este egală cu 628 m. Prin urmare, viteza după fiecare tură este 628/62,8, care este egală cu 10 m/s
.