Τι είναι η Ομοιόμορφη Κυκλική Κίνηση;

Ομοιόμορφη κυκλική κίνηση είναι όταν ένα αντικείμενο κινείται με σταθερή ταχύτητα γύρω από έναν τέλειο κύκλο. Τα τέλεια παραδείγματα είναι πολύ σπάνια στον φυσικό κόσμο, αλλά οι προσεγγίσεις περιλαμβάνουν έναν αναβάτη σε ένα καρουζέλ ή ένα εκκρεμές που κινείται σε κύκλο παράλληλα με το έδαφος. Ενώ οι πλανήτες και τα φεγγάρια αναφέρονται συχνά ως παραδείγματα ομοιόμορφης κυκλικής κίνησης, οι περισσότερες πλανητικές τροχιές είναι ελλειπτικές και δεν πληρούν ούτε την απαίτηση ότι η ταχύτητα παραμένει πάντα η ίδια ούτε ότι η κίνηση πρέπει να είναι κυκλική.

Η βασική πτυχή της ομοιόμορφης κυκλικής κίνησης είναι ότι η κατεύθυνση του αντικειμένου αλλάζει ενώ ο ρυθμός με τον οποίο κινείται το αντικείμενο σε σχέση με το περιβάλλον παραμένει ο ίδιος. Στην ορολογία της φυσικής, ο ρυθμός με τον οποίο ένα αντικείμενο κινείται μέσα στο διάστημα είναι γνωστός ως «ταχύτητα», ενώ ο όρος «ταχύτητα» περιγράφει ταυτόχρονα και τον ρυθμό κίνησης και την κατεύθυνση της κίνησης. Για ομοιόμορφη κυκλική κίνηση, λοιπόν, η ταχύτητα αλλάζει ενώ η ταχύτητα είναι σταθερή.

Σε ανομοιόμορφη κυκλική κίνηση, αντίθετα, ενώ το αντικείμενο εξακολουθεί να κινείται σε κυκλική διαδρομή, η ταχύτητα δεν είναι σταθερή. Για παράδειγμα, ένα αυτοκίνητο που επιβραδύνει πηγαίνοντας σε μια στροφή και μετά επιταχύνει βγαίνοντας από αυτήν κινείται σε μέρος μιας κυκλικής διαδρομής, αλλά επειδή η ταχύτητα του αυτοκινήτου αλλάζει, δεν είναι ομοιόμορφη κυκλική κίνηση.

Η ομοιόμορφη κυκλική κίνηση προκαλείται από κάτι που ονομάζεται κεντρομόλος δύναμη. Μια δύναμη είναι μια ώθηση ή έλξη. Η κεντρομόλος δύναμη είναι η συγκεκριμένη δύναμη που κάνει ένα αντικείμενο να συνεχίζει να κινείται γύρω από έναν κύκλο. Αποτρέπει το αντικείμενο να κινηθεί σε ευθεία γραμμή, τραβώντας το προς το κέντρο του κύκλου, αλλάζοντας την κατεύθυνση του αντικειμένου και επομένως την ταχύτητά του. Ωστόσο, η κεντρομόλος δύναμη δεν πιέζει ούτε έλκει προς την κατεύθυνση που κινείται το αντικείμενο, επομένως η ταχύτητα παραμένει αμετάβλητη. Στην ομοιόμορφη κυκλική κίνηση, αυτή η κεντρομόλος δύναμη έχει πάντα το ίδιο μέγεθος, που είναι αυτό που κρατά το αντικείμενο να κινείται σε κύκλο σε αντίθεση με ένα διαφορετικό σχήμα.

Για να εξεταστεί μια περίπτωση δείγματος, υπάρχει μια αποκριάτικη βόλτα στην οποία οι αναβάτες είναι δεμένοι στο εσωτερικό ενός μεγάλου περιστρεφόμενου κυλίνδρου. Όταν ο κύλινδρος κινείται με καθορισμένη ταχύτητα, αυτοί οι αναβάτες βρίσκονται σε ομοιόμορφη κυκλική κίνηση. Η κεντρομόλος δύναμη που τα ωθεί προς τα μέσα γίνεται αισθητή στην πίεση από τα τοιχώματα του κυλίνδρου πάνω τους. Εάν ο κύλινδρος εξαφανιζόταν ξαφνικά, οι αναβάτες θα πετούσαν σε ευθείες γραμμές. Ευτυχώς, η ώθηση του κυλίνδρου αναγκάζει την κίνησή τους να είναι κυκλική.