円形の動きの理解
* 均一な円の動き: これは、粒子が円形の経路に沿って一定の速度で動く最も単純なケースです。運動の方向は、粒子の位置の円に常に接線です。
* 均一な円形運動: 粒子の速度は、円形の経路に沿って異なる場合があります。運動の方向は、粒子の位置の円にまだ接していますが、速度の大きさは変化します。
重要な概念
* 速度: 速度は、速度と方向の両方を記述するベクトル量です。円の動きでは、速度ベクトルは常に円に接しています。
* 角速度(ω): これは、粒子がどれだけ速く回転しているかを説明しています。それは毎秒(rad/s)あたりのラジアンで測定されます。
* 角度位置(θ): これは、粒子が円の基準点で作る角度です。ラジアンで測定されます。
* radius(r): 円の中心から粒子までの距離。
方向を見つけるための手順
1。与えられた時間に角度位置(θ)を決定します。
*初期角位置(θ₀)と角速度(ω)を知っている場合、方程式を使用できます:θ=θ₀ +ωt
*粒子の動きを説明する方程式がある場合は、指定された時間にθを見つけることができます。
2。粒子の位置の座標を見つけます。
*半径(r)と角度位置(θ)を使用して、粒子のxおよびy座標を見つけることができます。
* x =r * cos(θ)
* y =r * sin(θ)
3。粒子の方向は、この時点で円に接しています。 これを視覚化するには:
*円の中心から粒子の位置まで線を描きます。
*この線に垂直な線を描き、粒子の位置を通過します。この垂直線は、粒子の速度の方向を表します。
例
粒子が2 rad/sの一定の角速度で半径5メートルの円で動くとしましょう。 0ラジアンの角度位置から始まります。時間t =1秒でその方向を見つけたいです。
1。角度位置: θ=θ₀ +ωt=0 + 2 * 1 =2ラジアン
2。座標:
* x =r * cos(θ)=5 * cos(2)≈ -3.3メートル
* y =r * sin(θ)=5 * sin(2)≈4.5メートル
3。方向: 粒子は座標にあります(-3.3、4.5)。このポイントを起源(円の中心)に接続する線を描きます。粒子を通過するこの線に垂直な線を描きます。この垂直線は、粒子の速度の方向を表します。
重要な注意:
*粒子の速度が変化している場合(非均一な円の動き)、その速度の方向はまだ円に接しられますが、与えられた時間にその速度の大きさを見つけるために追加情報が必要です。