Равномерное движение по окружности
Наряду с равноускоренным прямолинейным движением очень часто приходится встречаться с равномерным движением по окружности. Такое движение могут совершать точки вращающихся колес, валов и роторов турбин, искусственные спутники, обращающиеся по круговым орбитам, и т. д. При равномерном движении по окружности числовое значение скорости остается постоянным. Однако направление скорости при таком движении непрерывно изменяется.
В каждой точке круговой траектории скорость частицы направлена по касательной к траектории в этой точке (рис. 7). В этом нетрудно убедиться на опыте. Коснемся вращающегося точильного камня, имеющего форму диска, стальным резцом. Мы увидим, что раскаленные частицы камня, имеющие в момент отрыва от него определенную скорость, будут отлетать от диска по касательной к нему (рис. 8).
Из-за непрерывного изменения направления скорости тело, движущееся по окружности, обладает ускорением. Это ускорение характеризует не быстроту изменения числового значения скорости (которое в данном случае не меняется), а быстроту изменения ее направления.
В какую сторону направлено ускорение тела при равномерном движении по окружности? Оно не может быть направлено ни в ту же сторону, что и скорость (так как скорость тела при этом увеличивалась бы и движение не было бы равномерным), ни в противоположную сторону (так как скорость тела при этом стала бы уменьшаться, что снова сделало бы движение неравномерным).
При равномерном движении по окружности ускорение тела все время направлено к ее центру (рис. 9). По этой причине оно называется центростремительным ускорением.
Мы не будем доказывать эту формулу, так как ее доказательство достаточно сложно.
1. Что происходит с числовым значением и направлением скорости тела при равномерном движении по окружности? 2. Что характеризует центростремительное ускорение? Почему оно так называется? 3. По какой формуле находится центростремительное ускорение?