Hvorfor er accelerationen af ​​en krop, der bevæger sig ensartet i cirkel rettet mod midten?

Forståelse af cirkulær bevægelse

* hastighed er tangentiel: En krop, der bevæger sig i en cirkel, har en hastighedsvektor, der altid er tangent til cirklen på sin nuværende position.

* Ændring af retning: Selvom hastigheden kan være konstant, ændres hastighedens retning konstant. Denne retningsændring betyder, at objektet accelererer.

centripetal acceleration

* Acceleration mod centrum: Den acceleration, der er ansvarlig for denne ændring i retning, kaldes centripetal acceleration . Det er altid rettet mod midten af ​​cirklen.

* kraft: For at opleve centripetal acceleration skal der være en kraft, der virker på objektet, også rettet mod midten af ​​cirklen. Denne kraft kaldes centripetalkraft .

Hvorfor er accelerationen rettet mod centrum?

Forestil dig en bold fastgjort til en streng, der svinger i en cirkel.

* uden strengen: Hvis du pludselig skulle give slip på strengen, ville bolden flyve af i en lige linje efter dens tangentielle hastighed.

* med strengen: Strengen trækker på bolden og ændrer konstant sin retning. Dette indadgående træk er den centripetale kraft, og den resulterende acceleration er centripetal acceleration.

Matematisk forklaring

Formlen til centripetal acceleration er:

* a =v²/r

Hvor:

* a er den centripetale acceleration

* v er objektets hastighed

* r er radius for den cirkulære sti

Denne formel viser, at accelerationen er direkte proportional med kvadratet for hastigheden og omvendt proportional med radius.

Eksempler

* en bil drejning: Friktionen mellem dækkene og vejen giver den centripetale kraft, der giver bilen mulighed for at dreje.

* en satellit, der kredser om jorden: Tyngdekraften giver den centripetale kraft, der holder satellitten i sin bane.

Nøglepunkter

* Et objekt, der bevæger sig i en cirkel, accelererer altid, selvom dens hastighed er konstant.

* Denne acceleration er rettet mod midten af ​​cirklen og kaldes centripetal acceleration.

* Der skal være en centripetalkraft, der virker på objektet for at forårsage denne acceleration.