Ακτίνα καμπυλότητας σε κυκλική κίνηση

Ο κόσμος της φυσικής έχει εκπληκτικές έννοιες που καθορίζουν τη βάση των πραγμάτων που συμβαίνουν γύρω μας. Είτε είναι η περιστροφή της γης είτε η ταχύτητα ενός κινούμενου αυτοκινήτου, η φυσική μπορεί να εξηγήσει κάθε στοιχείο της. Ακριβώς έτσι, σας εξηγεί διαφορετικά είδη κίνησης.

Η κίνηση ορίζεται ως η κίνηση κατά την οποία το αντικείμενο αλλάζει τις κινήσεις του. Υπολογίζεται ως προς την απόσταση, την ταχύτητα, την επιτάχυνση, την ταχύτητα και το χρόνο. Ένα είδος κίνησης είναι η κυκλική κίνηση. Αυτή η κίνηση περιλαμβάνει μια σημαντική έννοια, την ακτίνα της καμπυλότητας.

Η ακτίνα καμπυλότητας είναι σημαντική για τον υπολογισμό της κυκλικής κίνησης. Επομένως, η κατανόηση της έννοιας της κυκλικής κίνησης θα πρέπει να είναι το πρώτο βήμα. Στη συνέχεια θα προχωρήσουμε στην κατανόηση της ακτίνας καμπυλότητας.

Τι είναι η κυκλική κίνηση;

Με την πιο γενική έννοια, κυκλική κίνηση είναι η κίνηση που συμβαίνει στην περιφέρεια ή στον εξωτερικό δακτύλιο ενός κύκλου. Είναι επίσης η περιστροφή που γίνεται γύρω από την κυκλική διαδρομή. Όταν η κυκλική κίνηση κυμαίνεται σε ρυθμό, η κίνηση μπορεί να προσδιοριστεί ως ομοιομορφία ή ανομοιομορφία.

Υπάρχουν διάφορα καθημερινά παραδείγματα κυκλικής κίνησης. Για παράδειγμα, οι ανεμιστήρες οροφής στο σπίτι σας. Όταν κοιτάς την κίνησή του, είναι σε κυκλική κίνηση. Ένα άλλο παράδειγμα είναι, η κορυφή με την οποία παίζετε. Μόλις αρχίσετε να παίζετε, η κορυφή κινείται με κυκλική κίνηση.

Πιο συγκεκριμένα παραδείγματα κυκλικής κίνησης μπορούν να προέρχονται από διάφορα πεδία. Ο δορυφόρος που περιφέρεται γύρω από τη Γη είναι σε κυκλική κίνηση. Η περιστροφή των πλανητών στο ηλιακό σύστημα είναι ένα ακόμη παράδειγμα που ορίζει την κυκλική κίνηση. Με αυτό, το μαγνητικό πεδίο, ο μηχανικός εξοπλισμός και διάφορα άλλα αντικείμενα ασκούν κυκλική κίνηση.

Όπως όλα όσα έχουν παραλλαγές, υπάρχουν επίσης δύο κύριοι τύποι κυκλικής κίνησης που εξηγούνται περαιτέρω.

Τύποι κυκλικής κίνησης

Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι κυκλικών κινήσεων. Αυτές είναι ομοιόμορφη κυκλική κίνηση και ανομοιόμορφη κυκλική κίνηση. Αυτά διευκρινίζονται παρακάτω.

Ομοιόμορφη κυκλική κίνηση:

Η ομοιόμορφη κυκλική κίνηση ορίζεται ως η κίνηση όταν ένα αντικείμενο κινείται σε κυκλική διαδρομή με σταθερή ταχύτητα. Δηλαδή, η ταχύτητα κάθε κινούμενου αντικειμένου σε μια κυκλική διαδρομή ορίζεται να είναι σταθερή σε ταχύτητα και απόσταση.

Για παράδειγμα, λάβετε υπόψη τα πτερύγια των ανεμιστήρων οροφής. Μόλις ενεργοποιήσετε τον ανεμιστήρα, τα πτερύγια συνεχίζουν να περιστρέφονται με σταθερή ταχύτητα. Δεν υπάρχουν διακυμάνσεις στην κίνηση των λεπίδων. Και εδώ, ο χώρος ή η απόσταση μεταξύ κάθε λεπίδας του ανεμιστήρα παραμένει ίδια. Δεν αλλάζει με την πάροδο του χρόνου.

Μη ομοιόμορφη κυκλική κίνηση

Η μη ομοιόμορφη κυκλική κίνηση ορίζεται ως η κίνηση κατά την οποία ένα αντικείμενο κινείται σε κυκλική κίνηση με διαφορετικές ταχύτητες. Εδώ, το αντικείμενο βρίσκεται σε κυκλική κίνηση, αλλά η ταχύτητα κυμαίνεται και δεν παραμένει σταθερή.

Για παράδειγμα, σκεφτείτε την μπάλα με την οποία παίζετε. Η μπάλα που θα πεταχτεί, θα κινηθεί με κυκλική κίνηση. Ωστόσο, η ταχύτητα στην οποία κινείται δεν θα παρέμενε σταθερή. Αντίθετα, η ταχύτητα αυτής της συγκεκριμένης κυκλικής κίνησης θα είναι μεγαλύτερη στην αρχή και θα μειώνεται σε απόσταση. Σε άλλες περιπτώσεις, εάν η μπάλα πεταχτεί προς το μέρος σας ή κουνηθεί, η ταχύτητα της κυκλικής της κίνησης αλλάζει συνεχώς.

Αυτές είναι δύο κύριες ταξινομήσεις της κυκλικής κίνησης. Μια σημαντική έννοια της κυκλικής κίνησης είναι η ακτίνα καμπυλότητας. Ενημερώστε μας τι είναι.

Ακτίνα καμπυλότητας σε κυκλική κίνηση

Σε μια κυκλική κίνηση, υπάρχουν τρεις έννοιες μαζί με την ακτίνα καμπυλότητας. Είναι το βλήμα, η διαδρομή τροχιάς και η ακτίνα καμπυλότητας.

Το βλήμα εμφανίζεται όταν δεν ασκείται καμία δύναμη εκτός από τη βαρύτητα. Για παράδειγμα, αν πετάξετε μια μπάλα προς τα πάνω, η μόνη δύναμη είναι η βαρύτητα. Δηλαδή, μόλις η μπάλα είναι επάνω, η μόνη δύναμη που ενεργεί σε αυτό το χρονικό σημείο είναι η βαρύτητα. Αυτό είναι το βλήμα.

Μια διαδρομή τροχιάς είναι μια αναμενόμενη διαδρομή στην οποία το κυκλικό σώμα προορίζεται να κινηθεί. Καθορίζεται από το κυκλικό τόξο που δημιουργείται από την ακτίνα καμπυλότητας. Εδώ, η ακτίνα καμπυλότητας είναι η ακτίνα του κυκλικού τόξου που σχεδιάστηκε.

Σε πιο συγκεκριμένο όρο, η ακτίνα καμπυλότητας σχεδιάζεται σε οποιοδήποτε σημείο του βλήματος σε κίνηση. Αυτή η ακτίνα καμπυλότητας είναι η ακτίνα ενός κυκλικού τόξου που σχεδιάζεται σε ένα συγκεκριμένο χρονικό σημείο και αυτό δίνει την τροχιά του αντικειμένου σε μια κυκλική κίνηση.

Τώρα, το ερώτημα είναι πώς προσδιορίζουμε την ακτίνα καμπυλότητας;

Γνωρίζουμε ότι η δύναμη που επηρεάζει  το βλήμα είναι η δύναμη της βαρύτητας, mg,  που δρα προς τα κάτω. Καθώς εμείς η συνιστώσα της βαρυτικής δύναμης κάθετα στο διάνυσμα της ταχύτητας είναι mgcos .

Υπάρχει μια γωνία που σχηματίζεται από το διάνυσμα της ταχύτητας στο συγκεκριμένο σημείο της τροχιάς. Αυτό μπορεί να εξηγηθεί με την ακόλουθη εξισωτική σχέση

Αυτός ο τύπος δίνει την ακτίνα καμπυλότητας του βλήματος σε οποιοδήποτε σημείο της τροχιάς του.

Συμπέρασμα

Ο κόσμος της φυσικής ορίζει διάφορους τύπους κίνησης. Ένα από αυτά είναι η κυκλική κίνηση. Αναπόσπαστο μέρος στην κατανόηση της κυκλικής κίνησης είναι η ακτίνα καμπυλότητας. Στην καθημερινή μας ζωή, θα συναντήσουμε διάφορα αντικείμενα που κινούνται με κυκλική κίνηση.

Με την πιο γενική έννοια, κυκλική κίνηση είναι η κίνηση που υπολογίζεται όταν το αντικείμενο κινείται σε κυκλική διαδρομή. Υπάρχουν δύο ταξινομήσεις της κυκλικής κίνησης. Είναι ομοιόμορφες και ανομοιόμορφες κυκλικές κινήσεις.

Η ακτίνα καμπυλότητας σε μια κυκλική κίνηση καθορίζεται από άλλους παράγοντες που είναι το βλήμα, το κυκλικό τόξο και η τροχιά. Η ακτίνα καμπυλότητας σχεδιάζεται σε οποιοδήποτε σημείο του βλήματος σε κίνηση. Αυτή η ακτίνα καμπυλότητας είναι η ακτίνα ενός κυκλικού τόξου που σχεδιάζεται σε ένα συγκεκριμένο χρονικό σημείο και αυτό δίνει την τροχιά του αντικειμένου σε μια κυκλική κίνηση.