Скорость при движении по окружности

Скорость тела направлена по касательной к окружности в каждой точке траектории.

Чертёж движения

          v
          →
      ●
   /       \
  |    O    |
   \       /

Обозначения:

• O — центр окружности

• v — скорость, направленная по касательной

Это означает, что в любой момент времени тело движется вдоль касательной линии к окружности.

Период и частота движения

При движении по окружности важными характеристиками являются период и частота.

Период (T) — это время, за которое тело совершает один полный оборот.

Частота (ν) — число оборотов за одну секунду.

Связь между ними:

где

• (T) — период

• (ν) — частота

Например, если тело делает один оборот за 2 секунды, то частота движения равна 0,5 оборота в секунду.

Центростремительное ускорение

При движении по окружности на тело действует центростремительное ускорение. Оно направлено к центру окружности.

Чертёж ускорения

        ↑ v
        ●
      /     \
     |   O   |
      \     /
        ↓ a

Обозначения:

• a — центростремительное ускорение

• O — центр окружности

Формула центростремительного ускорения:

где

• v — скорость тела

• r — радиус окружности

Это ускорение удерживает тело на круговой траектории.

Центростремительная сила

Для того чтобы тело двигалось по окружности, на него должна действовать сила, направленная к центру. Она называется центростремительной силой.

Эта сила может иметь разную природу:

• сила натяжения нити (например, при вращении камня на верёвке)

• сила притяжения (движение планет)

• сила трения (движение автомобиля по круговой дороге)

Пример из жизни

Если привязать камень к верёвке и начать вращать его по кругу, камень будет двигаться по окружности. Верёвка создаёт силу, которая направлена к центру и удерживает камень на круговой траектории.

Если верёвку отпустить, камень полетит по касательной, потому что исчезнет центростремительная сила.

Вопросы для самопроверки

1. Что называется равномерным движением по окружности?

2. Почему такое движение считается ускоренным?

3. В каком направлении направлена скорость тела?

4. Что называется периодом движения?

5. Что называется частотой движения?

6. Как связаны период и частота?

7. Куда направлено центростремительное ускорение?

8. По какой формуле вычисляется центростремительное ускорение?

9. Какие силы могут выполнять роль центростремительной силы?

Итог

Равномерное движение по окружности — это движение с постоянной скоростью по круговой траектории. Несмотря на постоянную скорость по модулю, движение является ускоренным, потому что изменяется направление скорости.

Основные величины:

• период (T) — время одного оборота

• частота (ν) — число оборотов в секунду

• центростремительное ускорение