Kružno gibanje - Fizika 1

Gibanje po kružnici je periodično gibanje tijela oko nekog središta. Vrijeme potrebno da tijelo napravi jedan puni krug nazivamo ophodno vrijeme ili period gibanja i označavamo ga slovom $T$.

Brzina $\vec{v}$ je tangencijalna na putanju (kružnicu) u svakom trenutku gibanja i zovemo ju obodna brzina.

$v = \frac{s}{t} = \frac{2r\pi}{T} $

Kutnu brzinu $\omega$ najčešće definiramo kao broj okretaja u sekundi (radijan/sekunda). Odnosno, to je brzina promjene položaja pri kružnom gibanju.

Iznos kutne brzine u svakom je trenutku jednak, a obodna brzina mijenja svoj smjer, ali je njezin iznos također konstantan tokom jednolikog gibanja po kružnici.

Kutnu brzinu još zovemo i kružnom frekvencijom.

Centripetalna sila i akceleracija

Centripetalna ili normalna akceleracija $a_{cp}$ u svakom je trenutku gibanja okomita na obodnu brzinu, to jest, uvijek ima smjer prema središtu kružnice. Ona je odgovorna za promjenu smjera obodne brzine i po iznosu je jednaka:

Silu koja djeluje na tijelo pri kružnom gibanju i održava ga na kružnoj putanji zovemo centripetalna sila. Centripetalna sila zapravo predstavlja ulogu koju poprima neka druga sila koja tijelo održava na kružnoj putanji. Dakle, uvijek neka sila (npr. gravitacijska ili Lorentzova) ima ulogu centripetalne sile. Po drugom Newtonovom zakonu centripetalna sila ima smjer pripadne akceleracije (prema središtu kružnice) i po iznosu je jednaka:

Često nailazimo na pojam centrifugalne sile. To je inercijalna (prividna) sila koja je po iznosu jednaka centripetalnoj i nastoji izbaciti tijelo iz kružnog gibanja. Ovu silu prepoznajemo u sustavima koji nisu inercijalni, tj. ne gibaju se stalnim brzinama. To nije sila reakcije na centripetalnu silu jer hvatište tih sila nije isto.

Automobil se giba brzinom stalnoga iznosa po kružnome nagnutom zavoju. Na slici je prikazan stražnji dio automobila. Koji smjer na slici odgovara smjeru ukupne sile na automobil? [Image]

Dva tijela jednakih masa gibaju se po kružnim putanjama polumjera $r_{1}$ i $r_{2}$ jednakim kutnim brzinama. Koja je od navedenih veličina jednaka za ta dva tijela?

Tijelo se giba jednoliko po kružnici polumjera $r_{1}$. Koliki treba biti polumjer $r_{2}$ kružnice po kojoj bi se to isto tijelo, uz jednaku centripetalnu silu, gibalo s dvostruko manjim periodom?

Materijalna točka giba se jednoliko po kružnici. Što od navedenog vrijedi za vektor količine gibanja te točke?

Tijelo se giba jednoliko po kružnici polumjera $r$ brzinom iznosa $v$. Koliki je iznos brzine gibanja toga tijela po kružnici polumjera $4 r$ ako na njega djeluje centripetalna sila istoga iznosa?

Tijelo se giba jednoliko po kružnici periodom $T$ i frekvencijom $f$. Kolika će biti frekvencija vrtnje toga tijela ako mu je period vrtnje $2 T$ ?

Satelit $\mathbf{X}$ giba se jednoliko po kružnoj putanji oko Zemlje kao što je prikazano na crtežu. [Image] Koja je od navedenih tvrdnja točna za ukupnu silu koja djeluje na satelit $\mathbf{X}$ ?

Na slici su prikazane kružne putanje dvaju tijela. Period kruženja tijela mase $m$ po kružnici polumjera $r$ iznosi $T$. Na tijelo pritom djeluje ukupna sila $F$. Kolika je ukupna sila potrebna da bi to tijelo kružilo jednakim periodom $T$ po kružnici radijusa $2 r$ ? [Image]

Tijelo se giba po kružnici polumjera $r$ kutnom brzinom $\omega$. Koji od navedenih izraza vrijedi za centripetalnu akceleraciju $a_{c p}$ ?

Dječak vrti kuglicu na niti u horizontalnoj ravnini. Kuglica opiše jednu kružnicu u jednoj sekundi. Sila napetosti niti $F_{\mathrm{N}}$ usmjerena je horizontalno. Dječak zatim počinje ubrzavati kuglicu držeći radijus putanje stalnim tako da kuglica opiše dva kruga u jednoj sekundi. Kolika je sada napetost niti?

Jednoliko gibanje po kružnici

Centripetalna sila i akceleracija

Isprobaj potpuno besplatno!