Sprawdzian Z Fizyki Ruch Jednostajny Po Okręgu

Wyobraź sobie, że jedziesz na karuzeli. Twoje ciało porusza się po idealnym okręgu. To właśnie przykład ruchu jednostajnego po okręgu. Oznacza to, że Twoja prędkość jest stała, ale kierunek ciągle się zmienia.

Pomyśl o zegarze. Sekundowa wskazówka porusza się po okręgu. Pokonuje tę samą odległość w każdym momencie, ale jej ruch jest ciągle skręcający. To jest właśnie ten rodzaj ruchu, który będziemy omawiać. Prędkość jest tu taka sama, ale zwrot prędkości nie. Po okręgu to właśnie się dzieje - ciało ciągle zmienia kierunek ruchu.

Kluczowym pojęciem jest tutaj prędkość kątowa. Możemy ją sobie wyobrazić jako to, jak szybko wskazówka zegara obraca się. Jeśli wskazówka minutowa i sekundowa poruszają się po tym samym okręgu, ale sekundowa jest szybsza, to ma większą prędkość kątową. Wyobraź sobie dziecko kręcące się na lasso. Szybkość, z jaką dziecko wykonuje pełne obroty, to jego prędkość kątowa. Im szybciej się kręci, tym większa prędkość kątowa.

Drugie ważne pojęcie to prędkość liniowa. To jest ta prędkość, którą czujesz, gdy jedziesz na wspomnianej karuzeli. To, jak szybko poruszasz się wzdłuż krawędzi okręgu. Wyobraź sobie teraz dwa dzieci na karuzeli: jedno siedzi bliżej środka, a drugie dalej. Dziecko dalej od środka musi pokonać większą drogę, aby zrobić jeden pełny obrót. Dlatego właśnie dziecko dalej od środka ma większą prędkość liniową, mimo że oba obracają się z tą samą prędkością kątową.

Zastanów się nad planetami krążącymi wokół Słońca. Ruch planet jest w przybliżeniu ruchem jednostajnym po okręgu. Każda planeta ma swoją stałą prędkość kątową wokół Słońca, ale każda ma też inną prędkość liniową, zależną od odległości od Słońca. Jest to jak pływanie na kołach ratunkowych wokół centralnego punktu - każde koło obraca się tak samo, ale jeśli jesteś dalej od środka, musisz poruszać się szybciej, żeby nadążyć.

W ruchu jednostajnym po okręgu istnieje coś, co nazywamy siłą dośrodkową. To jest siła, która "ciągnie" ciało do środka okręgu, zapobiegając jego wyrzuceniu na zewnątrz. Pomyśl o tym jak o sznurku przywiązującym piłkę. Gdy kręcisz piłką nad głową, sznurek cały czas napina się i przyciąga piłkę do Twojej ręki, czyli do środka okręgu. Bez tego sznurka piłka odleciałaby prosto.

Siła dośrodkowa jest kluczowa, aby utrzymać obiekt na okręgu. Gdybyś w pewnym momencie puścił sznurek, piłka od razu poleciałaby prosto, po stycznej do okręgu w tym miejscu. Wyobraź sobie, że jedziesz na rowerze po zakręcie. Twoje ciało i rower chcą jechać prosto, ale tarcie opon o drogę działa jak siła dośrodkowa, kierując Cię do środka zakrętu i pozwalając na wykonanie skrętu. Bez tego tarcia, podobnie jak bez sznurka, rower po prostu pojechałby prosto.