Γιατί η επιτάχυνση ενός σώματος κινείται ομοιομορφία στον κύκλο που κατευθύνεται προς το κέντρο;
1. Η ταχύτητα είναι ένας φορέας:
* Η ταχύτητα έχει τόσο μέγεθος (ταχύτητα) όσο και κατεύθυνση.
* Σε ομοιόμορφη κυκλική κίνηση, η * ταχύτητα * είναι σταθερή, αλλά η * κατεύθυνση * αλλάζει συνεχώς.
2. Η επιτάχυνση είναι η αλλαγή της ταχύτητας:
* Η επιτάχυνση είναι ο ρυθμός μεταβολής της ταχύτητας με την πάροδο του χρόνου.
* Δεδομένου ότι η ταχύτητα είναι ένας φορέας, μια αλλαγή είτε σε μέγεθος είτε κατεύθυνση (ή και τα δύο) συνιστά επιτάχυνση.
3. Κεντρικές επιτάχυνση:
* Σε κυκλική κίνηση, η αλλαγή της ταχύτητας κατευθύνεται πάντα προς το κέντρο του κύκλου. Αυτό ονομάζεται κεντρομόλος επιτάχυνση .
* Φανταστείτε ένα μικρό αντικείμενο που κινείται σε έναν κύκλο. Σε οποιοδήποτε σημείο, η ταχύτητά του είναι εφαπτόμενη στον κύκλο. Λίγο αργότερα, το αντικείμενο έχει μετακινηθεί σε μια ελαφρώς διαφορετική θέση και η ταχύτητά του είναι τώρα ελαφρώς εφαπτόμενη σε ένα διαφορετικό σημείο στον κύκλο. Αυτή η αλλαγή στην ταχύτητα δείχνει προς το κέντρο του κύκλου.
4. Γιατί προς το κέντρο;
* αδράνεια: Ένα αντικείμενο σε κίνηση θέλει να συνεχίσει να κινείται σε ευθεία γραμμή.
* δύναμη: Για να διατηρηθεί το αντικείμενο που κινείται σε έναν κύκλο, μια δύναμη πρέπει να το τραβήξει συνεχώς προς το κέντρο, προκαλώντας το να αλλάξει την κατεύθυνση.
* Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα: Η δύναμη ισούται με την επιτάχυνση της μάζας (F =MA). Ως εκ τούτου, η δύναμη που δρουν στο αντικείμενο (η κεντρομόλος δύναμη) παράγει μια επιτάχυνση (κεντρομόλη επιτάχυνση) που κατευθύνεται επίσης προς το κέντρο.
αναλογία:
Σκεφτείτε την ταλάντευση μιας μπάλας σε μια χορδή. Η συμβολοσειρά τραβά τη μπάλα προς το κέντρο, διατηρώντας την σε κυκλική διαδρομή. Αν αφήσετε τη χορδή, η μπάλα πετάει σε μια ευθεία γραμμή εφαπτομένη στον κύκλο, αποδεικνύοντας τη φυσική του τάση να κινείται σε ευθεία γραμμή λόγω αδράνειας.
Συνοπτικά:
Η συνεχής αλλαγή στην κατεύθυνση της ταχύτητας ενός σώματος που κινείται σε έναν κύκλο απαιτεί μια κεντρομόλη επιτάχυνση, η οποία κατευθύνεται πάντα προς το κέντρο του κύκλου. Αυτή η επιτάχυνση είναι το αποτέλεσμα μιας κεντρομερικής δύναμης που ενεργεί στο αντικείμενο.
