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匀速圆周运动

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匀速圆周运动,质点沿圆周运动,如果在任意相等的时间里通过的圆弧长度都相等,这种运动就叫做“匀速圆周运动”,亦称“匀速率圆周运动”。因为物体作圆周运动时速率不变,但速度方向随时发生变化。所以匀速圆周运动的线速度是无时无刻不在变化的。

简介

质点沿圆周运动,如果在相等的时间里通过的圆弧长度相等,这种运动就叫做匀速圆周运动。

匀速圆周运动是最简单的圆周运动形式,也是最基本的曲线运动之一。匀速圆周运动是一种理想化的运动形式。许多物体的运动接近这种运动,具有一 定的实际意义。一般圆周运动,也可以取一段较短的时间(或弧长)看成是匀速圆周运动。

匀速圆周运动应理解为“匀速率”圆周运动。因为“在相等的时间里通过的圆弧长度相等”,指的是速率不变。

匀速圆周运动从力的角度来看是只受一个指向圆心的力〔或合力〕

匀速圆周运动保持加速度大小不变,方向时刻改变

评价

任何物体在作圆周运动时需要一个向心力,因为它在不断改变速度。对象的速度的速率大小不变,但方向一直在改变。只有合适大小的向心力才能维持物体在圆轨道上运动。这个加速度(速度是一个矢量,改变方向的同时可以不改变大小)是由向心力提供的,如果不具备这一条件,物体将脱离圆轨道。注意,向心加速度是反映线速度方向改变的快慢。  

物体在作圆周运动时速度的方向相切于圆周路径。匀速圆周运动物体所受合力的方向一直指向圆心,即此来改变速度的方向。   

现在,向心力可以使物体不脱离轨道。一个很好的例子是重力。 地面重力给人造卫星必要的力使其在沿轨道运动。  

现在回到物理学上来。向心力与物体速度的平方及它的质量和半径倒数成正比:   F = mv²/r,F=mω²r(v是线速度,ω是角速度)  

所以如果我们知道了力大小,质量,半径,我们可以算出对象旋转速度。 如果我们知道了速度,质量,半径,我们可以算出力大小。符号记为如下:  

F = ma  

是的,合外力=质量乘以加速度,所以:   a = v²/r =(2π)²r/T²  

质量符号去除—用 F和 ma 取代. 因此求加速度可以不用知道物体的质量。 

当一质点在一平面做圆周运动时在另一正交平面的射影是做简谐运动,与弹簧振子的运动形式一样,加速度在不断变化中。  

如果物体沿半径是R的圆周作匀速圆周运动,运动一周的时间为T,则线速度的大小等于角速度大小和半径R的乘积.   v=ωR,使用这一公式时应注意,角度的单位一定要用弧度,只有角速度的单位是弧度/秒时,上述公式才成立.[1]

参考文献