Ringliikumine
Ringliikumisel võib kiiruse arvväärtus olla konstantne, kuid kiirusvektori suund muutub pidevalt. Seetõttu on olemas ringi keskme poole suunatud kiirendus.
Interaktiivne arvutus
Mudel ja põhiseos
Ühtlasel ringliikumisel a_c=v²/r=ω²r. Kesktõmbekiirendus ei ole eraldi jõud; selle põhjustab tegelike jõudude resultant keskme suunas.
Seost tuleb alati lugeda koos eeldustega. SI-ühikud, vektorite suunad ja taustsüsteemi valik ei ole vormistusdetailid: need määravad, mida tegelikult arvutatakse ja kas valemit võib kasutada ilma lisaliikmeteta.
Füüsikaline tähendus
Nurkkiirus seostub perioodi ja sagedusega: ω=2π/T=2πf. Lineaarkiirus on v=ωr, mistõttu sama jäiga pöörleva keha eri raadiustel paiknevatel punktidel on erinev v.
Füüsikaline pilt on kasulikum kui valemi päheõppimine. Tasub küsida, milline suurus kannab energiat või impulssi, milline vastastikmõju tekitab vastuse ning milline sümmeetria lubab probleemi lihtsustada. Siis muutuvad nii märk kui ka suurusjärk arusaadavaks.
Mis tulemust muudab
Kui sama raadiuse korral kiirus kahekordistada, neljakordistub vajalik kesktõmbejõud. See ruutsõltuvus on oluline sõidukite kurvides ja pöörlevates masinates.
Hea kvantitatiivne kontroll algab võrdelisustest. Kui pikkus kahekordistub, mass kasvab või väljatugevus muutub, näitab seos kohe, kas tulemus muutub lineaarselt, ruuduga või pöördvõrdeliselt. See annab enne arvutamist tugeva mõistlikkuse kontrolli.
Piirangud ja mõõtmine
Mitteühtlasel ringliikumisel lisandub tangentsiaalkiirendus, mis muudab kiiruse suurust. Kogu kiirendus on radiaalse ja tangentsiaalse komponendi vektorsumma.
Reaalses süsteemis esinevad kaod, ebaühtlus ja mõõtkava piirangud. Mõõtetulemust tuleb vaadelda koos määramatusega ning kontrollida, kas ideaalne mudel on endiselt piisav. Väike kõrvalekalle ei tähenda automaatselt arvutusviga, vaid võib olla mudeli piirangu loomulik tagajärg.
Tõlgendus ja rakendus
Enne mv²/r kasutamist tuleb koostada jõudiagramm. Vertikaalsel ringil panustab raskusjõud keskme suunalisse resultantjõudu ülemises ja alumises punktis erinevalt.
Rakenduses kontrollime vastust vähemalt kolmel viisil: mõõtmed, märk ja piirjuhud. Kui mõni parameeter läheneb nullile või muutub väga suureks, peab ennustus jääma füüsikaliselt mõistlikuks. Selline kontroll leiab eksimuse sageli kiiremini kui kogu arvutuse kordamine.
Lahendatud ülesanded
Ülesanne 1
Arvuta: arvuta kesktõmbekiirendus. Antud: v=12 m·s⁻¹, r=30 m.
Lahendus: a_c=4,8 m·s⁻²
Ülesanne 2
Arvuta: arvuta kesktõmbekiirendus. Antud: v=8 m·s⁻¹, r=4 m.
Lahendus: a_c=16 m·s⁻²
Ülesanne 3
Arvuta: arvuta kesktõmbekiirendus. Antud: v → 2v.
Lahendus: a_c → 4a_c