Panoramica del moto circolare non uniforme
Il moto circolare non uniforme denota un cambiamento nella velocità di una particella che si muove lungo un percorso circolare.
Obiettivi di apprendimento
Spiegare quando una particella subisce un moto circolare non uniforme
Punti chiave
Punti chiave
- Nel moto circolare non uniforme, la dimensione del vettore velocità (velocità) cambia, denotando un cambiamento nella grandezza della velocità.
- Il cambiamento di velocità ha implicazioni per l’accelerazione radiale (centripeta). Ci sono due possibilità: 1) il raggio del cerchio è costante; o 2) la forza radiale (centripeta) è costante.
- In entrambi i casi, la velocità angolare nel moto circolare non uniforme non è costante, come \omega = \frac{\testo{v}}{\testo{r}}, e \testo{v} varia.
Termini chiave
- radiale: Che si muove lungo un raggio.
- centripeto: Diretto o in movimento verso un centro.
Cosa si intende per moto circolare non uniforme? La risposta si trova nella definizione di moto circolare uniforme, che è un moto circolare a velocità costante. Ne consegue che il moto circolare non uniforme denota un cambiamento nella velocità della particella che si muove lungo il percorso circolare. Si noti soprattutto il cambiamento nelle dimensioni del vettore velocità, che denota un cambiamento nella grandezza della velocità.
Diagramma del moto circolare non uniforme: Nel moto circolare non uniforme, la grandezza della velocità angolare cambia nel tempo.
Il cambiamento di direzione è rappresentato dall’accelerazione radiale (accelerazione centripeta), che è data dalla seguente relazione: \testo{a}_testo{r} = \frac{\testo{v}^2}{\testo{r}}. Il cambiamento di velocità ha implicazioni per l’accelerazione radiale (centripeta). Ci sono due possibilità:
1: Il raggio del cerchio è costante (come nel moto lungo una rotaia circolare o un binario motore). Un cambiamento di \testo{v} cambierà la grandezza dell’accelerazione radiale. Questo significa che l’accelerazione centripeta non è costante, come nel caso del moto circolare uniforme. Maggiore è la velocità, maggiore è l’accelerazione radiale. Una particella che si muove a velocità maggiore avrà bisogno di una forza radiale maggiore per cambiare direzione e viceversa quando il raggio del percorso circolare è costante.
2: La forza radiale (centripeta) è costante (come un satellite che ruota intorno alla terra sotto l’influenza di una forza di gravità costante). Il moto circolare regola il suo raggio in risposta ai cambiamenti di velocità. Ciò significa che il raggio del percorso circolare è variabile, a differenza del caso del moto circolare uniforme. In ogni caso, l’equazione dell’accelerazione centripeta in termini di “velocità” e “raggio” deve essere soddisfatta. La cosa importante da notare qui è che, sebbene il cambiamento di velocità della particella influenzi l’accelerazione radiale, il cambiamento di velocità non è influenzato dalla forza radiale o centripeta. Abbiamo bisogno di una forza tangenziale per influenzare il cambiamento della grandezza di una velocità tangenziale. L’accelerazione corrispondente è chiamata accelerazione tangenziale.
In entrambi i casi, la velocità angolare nel moto circolare non uniforme non è costante in quanto \omega = \frac{v} \testo{v} e \testo{v} è variabile.