Tudomány

Körmozgás — Sebesség és szögsebesség

Egyenletes körmozgásban a sebesség nagysága lehet állandó, de az iránya folyamatosan változik, ezért a test gyorsul: a centripetális gyorsulás a kör középpontja felé mutat és a=v²/r=ω²r. Ehhez mindig valamilyen valódi eredő erőnek kell befelé mutatnia.

Sebesség és szögsebesség

Egyenletes körmozgásban a sebesség nagysága lehet állandó, de az iránya folyamatosan változik, ezért a test gyorsul: a centripetális gyorsulás a kör középpontja felé mutat és a=v²/r=ω²r. Ehhez mindig valamilyen valódi eredő erőnek kell befelé mutatnia.

Miért van gyorsulás állandó sebességnagyságnál?

A pillanatnyi sebesség érinti a körpályát, tehát merőleges a sugárra. Ha a test T idő alatt tesz meg egy fordulatot, f=1/T és ω=2πf. A kerületi sebesség v=ωr. Ugyanazon szögsebességnél a nagyobb sugáron lévő pont nagyobb utat tesz meg ugyanannyi idő alatt, ezért nagyobb a kerületi sebessége.

A centripetális erő nem új erőfajta

A gyorsulás a sebességvektor időbeli változása. Két közeli időpontban a sebesség nagysága azonos lehet, de a vektor iránya kissé elfordult. A vektorkülönbség a kör közepe felé mutat; a határértékből adódik a v²/r centripetális gyorsulás. Ez jó példa arra, miért kell a sebességet vektorként kezelni.

Függőleges kör

A „centripetális erő” az összes valódi erő befelé mutató eredőjének neve. Műholdnál gravitáció, kanyarodó autónál tapadási súrlódás, zsinóron forgó testnél kötélfeszítés biztosíthatja. Nem szabad a szabadtest-ábrára plusz centripetális erőt rajzolni ezek mellé; előbb a valódi erőket kell összegezni sugárirányban.

Körmozgása_c = v²/r

Sebesség és szögsebesség

Függőleges körpályán a gravitáció iránya a pálya mentén változó kapcsolatban áll a sugáriránnyal, ezért a kötélfeszítés vagy a pálya nyomóereje nem állandó. A felső pontban a gravitáció segíthet a szükséges befelé irányuló eredő létrehozásában, az alsó pontban pedig az érintkezési vagy feszítő erőnek a súlynál is nagyobbnak kell lennie, ha a test gyorsan halad.

A pillanatnyi sebesség érinti a körpályát, tehát merőleges a sugárra. Ha a test T idő alatt tesz meg egy fordulatot, f=1/T és ω=2πf. A kerületi sebesség v=ωr. Ugyanazon szögsebességnél a nagyobb sugáron lévő pont nagyobb utat tesz meg ugyanannyi idő alatt, ezért nagyobb a kerületi sebessége.