Наука

Рух по колу — Чому є прискорення

Доцентрова сила у рівномірному русі по колу перпендикулярна до миттєвої швидкості. Тому вона не виконує роботи над тілом у звичайному механічному сенсі і не змінює модуль швидкості. Вона лише повертає вектор швидкості. Якщо одночасно є тангенціальна складова сили, тоді змінюється і модуль швидкості, а рух уже не є рівномірним по колу.

Чому є прискорення

Доцентрова сила у рівномірному русі по колу перпендикулярна до миттєвої швидкості. Тому вона не виконує роботи над тілом у звичайному механічному сенсі і не змінює модуль швидкості. Вона лише повертає вектор швидкості. Якщо одночасно є тангенціальна складова сили, тоді змінюється і модуль швидкості, а рух уже не є рівномірним по колу.

Доцентрова сила

Для частинки на фіксованому радіусі кутовий момент відносно центра має величину L = mvr. Якщо результуючий момент зовнішніх сил відносно центра дорівнює нулю, кутовий момент зберігається. Це пояснює, чому зміна радіуса в обертальних системах може супроводжуватися зміною кутової швидкості, навіть коли проста картина рівномірного кола вже не застосовується.

Кутові величини

Тіло рухається по колу радіуса 2 м зі швидкістю 6 м/с. Яке доцентрове прискорення?

Автомобіль у повороті

Навіть за сталої швидкості за модулем тіло, що рухається по колу, має прискорення, бо напрям вектора швидкості безперервно змінюється. Доцентрове прискорення спрямоване до центра і має величину v²/r = ω²r.

Рух по колуa_c = v²/r

Чому є прискорення

Прискорення — це зміна вектора швидкості, а не лише його модуля. За малий час вектори швидкості повертаються на малий кут. Геометрія цієї зміни дає напрям до центра та величину aц = v²/r.

Для частинки на фіксованому радіусі кутовий момент відносно центра має величину L = mvr. Якщо результуючий момент зовнішніх сил відносно центра дорівнює нулю, кутовий момент зберігається. Це пояснює, чому зміна радіуса в обертальних системах може супроводжуватися зміною кутової швидкості, навіть коли проста картина рівномірного кола вже не застосовується.