「等速円運動」という用語は、物体が一定の速度で円を描いて移動することを指します。円の中では、オブジェクトのパスが絶えず変化しています。オブジェクトの進行方向は常に円に接しています。オブジェクトの動きの方向は速度ベクトルの方向と同じであるため、速度ベクトルは円に接しています。
物体が円運動で回転するときに物体に加えられる正味の力が、最終的な運動特性です。この場合、アイテムに加えられる正味の力は中心に向けられます。内向きの力、または求心力は、正味の力を表すために使用されます。この内力がなければ、物体は直進します。一方、内向きの正味の力は速度ベクトルに対して垂直に向けられているため、アイテムは常に方向を変えて内向きに加速します。
円運動の角速度と直線速度
記号オメガ (ω) で表される角速度は、単位時間あたりの回転を表します。これは、反時計回りまたは時計回りの動きに対応する方向を持つベクトルであるためです。
単位時間あたりの変位量は速度 v によって測定されます。これは特定の方向を持つベクトルです。
文字 v は、速度と速度の大きさを表すためによく使用されます (これらの文脈では、角運動量と区別するために線速度と呼ばれることがあります)。 ).
関係 v =rω で表されます。これは、線速度 v と角速度 ω の関係を意味します。
角速度は半径によって変化しない
線速度 v は変化しますが、角速度 (ω) は半径によって変化しません。したがって、円形経路の円周近くの半径上の点は、単位時間あたりの移動距離がかなり長くなり、円形経路の中心近くの半径上の点よりも速く移動します。ただし、線上のすべての点が同時に同じ角度を横切るため、線上のすべての点の角速度は同じです。
求心加速
等速円運動は、円運動の最も基本的な種類であり、オブジェクトが一定の速度でパスを周回します。一定ではなく、円を描く物体の線速度は常に変化しています。 「加速度」と「速度の変化」という用語は、速度の変化を表すために同じ意味で使用されます。運動学では、速度の増加は「加速度」として定義されます。等速円運動で移動する物体は、速度の大きさが一定であっても加速します。
自動車に乗るたびに、求心的な加速を感じることができます。スムーズな円運動を実現するためには、旋回時にステアリング ホイールの制御を維持することが不可欠です。カーブがきつくなるにつれて、車のシートから引きずり出されているように感じます。遠心力を維持できるのは、観察者の想像力だけです。これらの効果は、より急なカーブとより速い速度によって強化されます。
加速は、変化の方向への速度の変化と呼ばれます。この場合、変化の方向はおおよそ回転の中心に向かっています。 (回転の中心は円軌道の真ん中にあります。) Δs が縮小していると仮定すると、加速度は直接回転の中心を指します。ただし、これは説明するのが複雑な条件です。求心性は「中心を求める」ことを意味するため、等速円運動で移動する物体の加速度を求心性加速度と呼びます。
求心加速度が回転中心の方向に発生することを確認したので、求心加速度の大きさについて話しましょう。半径 r の円形ルートを速度 v で移動するアイテムの求心加速度の大きさは、次の式で与えられます:
ac =v2/r
ac は、角速度の大きさで表現することもできます。これはより便利です。上記の式に v =rω を代入すると、
ac =(rω)2/r =rω2
求心加速度の大きさは、次のように角速度の大きさで表すことができます:
ac =rω2
結論
「等速円運動」という用語は、物体が一定の速度で円を描いて移動することを指します。円の中では、オブジェクトのパスが絶えず変化しています。物体の進路は常に円に接しています。記号 ω で表される角速度は、単位時間あたりの回転を表します。単位時間あたりの変位量は、速度 v によって測定されます。これは、特定の方向を持つベクトルです。線速度 v は変化しますが、角速度は半径として変化しません。速度とは対照的に、オブジェクトが継続的に方向を変えているため、円運動中のオブジェクトの線速度は常に変化しています。
