Vizualizare generală a mișcării circulare neuniforme
Mișcarea circulară neuniformă denotă o modificare a vitezei unei particule care se deplasează pe o traiectorie circulară.
Obiective de învățare
Explicați când o particulă suferă o mișcare circulară neuniformă
Key Takeaways
Key Points
- În mișcarea circulară neuniformă, mărimea vectorului de viteză (viteza) se modifică, denotând o schimbare în magnitudinea vitezei.
- Modificarea vitezei are implicații pentru accelerația radială ( centripetă ). Există două posibilități: 1) raza cercului este constantă; sau 2) forța radială (centripetă) este constantă.
- În ambele cazuri, viteza unghiulară în mișcarea circulară neuniformă nu este constantă, deoarece \omega = \frac{\text{v}}{\text{r}}, iar \text{v} variază.
Termeni cheie
- radială: Care se deplasează de-a lungul unei raze.
- centripetală: Direcționat sau care se deplasează spre un centru.
Ce înțelegem prin mișcare circulară neuniformă? Răspunsul se află în definiția mișcării circulare uniforme, care este o mișcare circulară cu viteză constantă. Rezultă atunci că mișcarea circulară neuniformă denotă o modificare a vitezei particulei care se deplasează de-a lungul traiectoriei circulare. Observați în special modificarea mărimilor vectorului viteză, ceea ce denotă schimbarea mărimii vitezei.
Diagrama mișcării circulare neuniforme: În mișcarea circulară neuniformă, magnitudinea vitezei unghiulare se modifică în timp.
Schimbarea de direcție este justificată de accelerația radială ( accelerația centripetă ), care este dată de următoarea relație: \text{a}_\text{r} = \frac{\text{v}^2}{\text{r}}. Modificarea vitezei are implicații asupra accelerației radiale (centripetă). Există două posibilități:
1: Raza cercului este constantă (ca în cazul mișcării de-a lungul unei șine circulare sau a unei piste de motor). O modificare a \text{v} va modifica magnitudinea accelerației radiale. Acest lucru înseamnă că accelerația centripetă nu este constantă, așa cum se întâmplă în cazul mișcării circulare uniforme. Cu cât viteza este mai mare, cu atât accelerația radială este mai mare. O particulă care se deplasează cu o viteză mai mare va avea nevoie de o forță radială mai mare pentru a schimba direcția și viceversa atunci când raza traiectoriei circulare este constantă.
2: Forța radială (centripetă) este constantă (ca un satelit care se rotește în jurul Pământului sub influența unei forțe gravitaționale constante). Mișcarea circulară își ajustează raza ca răspuns la schimbările de viteză. Aceasta înseamnă că raza traiectoriei circulare este variabilă, spre deosebire de cazul mișcării circulare uniforme. În orice eventualitate, ecuația accelerației centripete în funcție de „viteză” și „rază” trebuie să fie satisfăcută. Ceea ce este important de reținut aici este faptul că, deși modificarea vitezei particulei afectează accelerația radială, modificarea vitezei nu este afectată de forța radială sau centripetă. Avem nevoie de o forță tangențială pentru a afecta modificarea mărimii unei viteze tangențiale. Accelerația corespunzătoare se numește accelerație tangențială.
În ambele cazuri, viteza unghiulară în mișcarea circulară neuniformă nu este constantă deoarece \omega = \frac{\text{v}}{\text{r}} și \text{v} variază.
.