Hvorfor er acceleration af et legeme, der bevæger sig ensartet i cirkel, rettet mod centrum?

1. Hastighed er en vektor:

* Hastighed har både størrelse (hastighed) og retning.

* I ensartet cirkulær bevægelse er * hastighed * konstant, men * retning * ændrer sig konstant.

2. Acceleration er ændringen i hastighed:

* Acceleration er hastigheden for hastighedsændring over tid.

* Da hastighed er en vektor, udgør en ændring i enten størrelse eller retning (eller begge dele) acceleration.

3. Centripetal acceleration:

* I cirkulær bevægelse er ændringen i hastighed altid rettet mod midten af ​​cirklen. Dette kaldes centripetal acceleration .

* Forestil dig et lille objekt, der bevæger sig i en cirkel. På ethvert tidspunkt er dens hastighed tangentiel for cirklen. En kort tid senere er objektet flyttet til en lidt anden position, og dens hastighed er nu lidt tangentiel til et andet punkt på cirklen. Denne ændring i hastighed peger mod midten af ​​cirklen.

4. Hvorfor mod centrum?

* inerti: Et objekt i bevægelse ønsker at fortsætte med at bevæge sig i en lige linje.

* kraft: For at holde objektet i bevægelse i en cirkel skal en kraft konstant trække den mod midten, hvilket får den til at ændre retning.

* Newtons anden lov: Force er lig med massetider acceleration (F =MA). Derfor producerer kraften, der virker på objektet (centripetalkraften) en acceleration (centripetal acceleration), der også er rettet mod midten.

Analogi:

Tænk på at svinge en bold på en streng. Strengen trækker bolden mod midten og holder den på en cirkulær sti. Hvis du slipper strengen, flyver bolden af ​​i en lige linje tangent til cirklen og demonstrerer dens naturlige tendens til at bevæge sig i en lige linje på grund af inerti.

Kortfattet:

Den konstante ændring i retning af hastigheden af ​​en krop, der bevæger sig i en cirkel, kræver en centripetal acceleration, som altid er rettet mod midten af ​​cirklen. Denne acceleration er resultatet af en centripetalkraft, der virker på objektet.