일상 생활에서 매일 원형 운동을하는 신체의 예가 몇 가지 있습니다. 시계의 손에서 은행 도로를 켜는 자동차에 이르기까지 볼만한 것이 많습니다. 이 모든 경우에서 원형 운동을 볼 수 있습니다. 원형 운동에는 균일 한 원형 운동과 불균일 한 원형 운동의 두 가지 유형이 있습니다. 순환 운동으로 신체의 역학과 방정식을 이해하는 것이 중요합니다. 이러한 역학은 이러한 움직임을 연구하고 움직일 때 신체의 행동과 관련된 통계를 생성 할 수 있습니다.
원형 운동
원형 운동은 한 지점 주위의 원형 경로로 이동하는 물체로 정의됩니다. 예를 들어 도로를 켜는 자동차가 한 지점 주위에 원형 방식으로 움직이고 있습니다. 정기적 인 동작은 특정 시간이 지나면 다시 발생하는 동작입니다. 이 움직임은 속도와 가속도에 따라 두 그룹으로 분류 할 수 있습니다 -
- 균일 한 원형 운동- 균일 한 원형 운동은 신체가 원형 궤적의 원을 따라 일정한 속도로 원형 움직임으로 움직일 때 발생합니다.
- 불균일 한 원형 운동- 신체가 원형 궤적의 원 주위에 원형 움직임으로 움직일 때, 신체의 속도가 변합니다. 이것은 불균일 한 원형 운동이라고합니다.
오른쪽 규칙
손가락이 회전 축을 잡는 것처럼 움직임 방향으로 말리면 말입니다. 각도 변위 벡터의 방향은 손가락의 곡률에 수직으로 유지되는 엄지 손가락으로 표시됩니다.
원으로 움직이기 때문에 속도가 있고 속도는 각속도입니다.
각도 변위 변화 속도는 각속도로 알려져 있습니다. 기호 ω로 표시됩니다.
ω =v/r
v =속도
r =경로의 반경
원형 운동의 역학
몸은이 움직임에서 일정한 속도로 움직입니다. 신체의 속도가 V m/s이고 그것이 진행되는 원형 궤적의 반경은 "r"이라고 상상해 봅시다. 시간이 지남에 따라, 몸은 다이어그램에 표시된대로 지점 A에서 지점 B로 이동합니다. 문자 "S"는 지점 A에서 지점 B까지의 아크 길이를 나타냅니다. 항목이 다루는 각도는 θ로 표시됩니다.이 경우
.
θ =ab/r =s/r
각도 변화율은 신체의 각속도로 정의됩니다. 직선 움직임의 경우 속도와 유사합니다. 그리스 문자 오메가 (ω)는 그것을 나타내는 데 사용됩니다.
ω =dθ/dt
이제 위의 관계
에서 θ 값을 사용할 수 있습니다.ω =d/dt (s/r)
ω =ds/dt (1/r)
속도, v =ds/dt
따라서
ω =v/r
균일 한 원형 운동
인체는 자연스럽게 여행하는 경향이 있습니다. 몸을 일정한 속도로 원형 방향으로 움직이는 힘이 있어야합니다. 중심력은 그러한 힘의 이름입니다. 원심력은이 힘의 반응입니다. 이것은 두 힘이 크기와 방향이 동일하다는 것을 나타냅니다.
원심력은
로 제공 될 수 있습니다f =mv²/r
우리는 ω =v/r
라는 것을 알고 있습니다f =m (ωr) ²/r
f =mrΩ²
중심력
기계적 배열은 지속적으로 변화하는 방사형 힘의 특별한 요구를 충족시키기가 어렵습니다. 이 조건은 힘이 입자와 완벽하게 동기화되어 방향을 변경해야한다고 지정합니다. 어려운 작업입니다. 우리가 그것을 적용하는 메커니즘을 물리적으로 변경하여 힘을 조작하는 것을 고려하는 경우에 특히 그렇습니다.
다행스럽게도 자연스럽고 많은 영리하게 고안된 배열은 입자의 위치가 변할 때 단순히 움직일 때 신체의 힘이 방향을 바꾸는 시나리오를 생성합니다. 그러한 배열 중 하나는 태양계이며, 행성의 중력 매력은 항상 방사형입니다.
원형 운동에 필수적인 힘을 중심력으로 알려져 있습니다. 중심력은이 기준을 충족시키는 외부 힘의 순 성분입니다. 이런 의미에서 중심력은 독립적 인 힘이 아닙니다. 오히려, 우리는이 힘이 신체에 작용하는 방사형 외부 힘의 구성 요소로 간주해야합니다.
중심력 및 원형 궤적의 방향
원형 운동은 원형 운동으로 입자에 전염된 힘의 방향 측면에서 미묘한 점을 갖는다. 입자가 휴식을 취하면 적용된 힘의 방향을 따라 움직입니다. 상황은 원형 운동에서 다릅니다.
우리는 이미 힘의 반대 방향으로 이동하는 입자에 중심 힘을 부여합니다. 결과적으로, 운동의 상호 작용으로부터의 외부 힘의 상호 작용으로 인한 움직임은 방사형보다는 접선이다.
입자는 뉴턴의 두 번째 운동 법칙에 따라 중심력의 방향, 즉 센터쪽으로 가속됩니다. 결과적으로, 입자는 수직 방향의 중심력의 성분이 0이기 때문에 일정한 속도로 측면 (ΔX)을 움직이는 동안 중심 가속도와 하향 변위 (ΔY)를 갖는다.
.그것은 이상하게 보일 수 있지만, 입자는 중심력의 방향으로 중심을 향해 끊임없이 내려 오는 동시에 지속적인 옆으로 움직임으로 인해 중심으로부터 선형 거리를 유지합니다.
.
다이어그램에서, 입자는 Δy에 의해 중심을 향해갑니다. 동시에 Δx에 의해 왼쪽으로 이동합니다. 주어진 기간의 수직 및 수평 변위는 결과 변위의 결과로 입자가 항상 원에있는 것입니다.
.∆x =v∆t
∆y =1/2ar∆t²
결론
원형 운동은 균일하고 불균일 할 수 있습니다. 가속의 접선 성분이 없으면 균일 한 원형 운동이며, 가속의 접선 성분이 존재하는 경우 균일 한 원형 운동입니다. 비 회로 운동의 맥락에서, 입자의 순 가속도는 방사형 및 접선 가속도의 합입니다.
관성 기준 프레임에 있고 원형으로 움직이는 입자를보고 있다고 가정합니다. 입자에는 약간의 가속도가 있기 때문에 두 번째 운동 방정식에 따라 순 힘은 0이어야합니다. 예를 들어 균일 한 원형 운동을하십시오. 입자의 속도는 일정합니다.
중심력은 중심을 향한 힘으로 정의됩니다. 항목을 균일 한 원형 운동으로 유지하려면이 중심력이 필요합니다. 이것은 긴장, 마찰 또는 기타 요인으로 인해 발생할 수있는이 유형의 힘에 주어진 이름입니다.
