Siła dośrodkowa w ruchu po okręgu

1.Ruch jednostajny po okręgu

Ruch, w którym ciało porusza się po okręgu ze stałą wartością prędkości. Zmienia się jednak kierunek wektora prędkości, więc mimo stałej szybkości ciało ma przyspieszenie skierowane do środka okręgu.

2.Siła dośrodkowa

Siła wypadkowa działająca na ciało poruszające się po okręgu, skierowana do środka tego okręgu. Nie jest nowym rodzajem siły, lecz rolą, jaką pełni jedna siła lub kilka sił, gdy utrzymują ciało na torze kołowym.

3.Przyspieszenie dośrodkowe

Przyspieszenie występujące w ruchu po okręgu, skierowane do środka okręgu. Wynika ze zmiany kierunku prędkości, nawet gdy wartość prędkości pozostaje stała.

4.Wzór na siłę dośrodkową

W ruchu jednostajnym po okręgu wartość siły dośrodkowej opisuje wzór $F_d=\frac{mv^2}{r}$, gdzie $m$ to masa ciała, $v$ — prędkość liniowa, a $r$ — promień okręgu. Siła rośnie z masą i kwadratem prędkości, a maleje przy większym promieniu.

5.Prędkość liniowa

Wielkość opisująca, jak szybko ciało porusza się po torze. W ruchu po okręgu jest styczna do toru w każdej chwili, więc jej kierunek jest prostopadły do promienia okręgu.

6.Okres

Czas jednego pełnego obiegu po okręgu. Oznacza się go literą $T$ i wyraża w sekundach. Im krótszy okres, tym ciało szybciej wykonuje kolejne okrążenia.

7.Częstotliwość

Liczba pełnych obiegów wykonanych w jednostce czasu. Oznacza się ją literą $f$, a jednostką jest herc. Częstotliwość i okres są powiązane zależnością $f=\frac{1}{T}$.

8.Siła wypadkowa

Jedna siła zastępująca działanie wszystkich sił działających na ciało. W ruchu po okręgu to właśnie siła wypadkowa musi być skierowana do środka, aby tor pozostał okręgiem.

9.Źródło siły dośrodkowej

Siłę dośrodkową może stanowić np. napięcie nici, tarcie, siła grawitacji lub nacisk podłoża. To zależy od sytuacji fizycznej — ważne jest, by wypadkowa tych sił była skierowana do środka okręgu.

10.Kierunek siły dośrodkowej

W każdej chwili siła dośrodkowa jest skierowana promieniowo do środka okręgu. Nie działa wzdłuż ruchu i nie jest styczna do toru.

11.Zależność od prędkości

Jeśli prędkość liniowa wzrośnie, potrzebna siła dośrodkowa rośnie bardzo szybko — proporcjonalnie do $v^2$. Podwojenie prędkości powoduje czterokrotny wzrost wymaganej siły.

12.Zależność od promienia

Przy tej samej masie i prędkości większy promień oznacza mniejszą siłę dośrodkową. Im ciaśniejszy zakręt, tym większa siła jest potrzebna, by utrzymać ciało na torze.