Što je jednolično kružno gibanje?

Ujednačeno kružno gibanje je kada se objekt kreće konstantnom brzinom oko savršenog kruga. Savršeni primjeri vrlo su rijetki u fizičkom svijetu, ali aproksimacije uključuju jahača na vrtuljku ili njihalo koje se kreće u krugu paralelnom sa tlom. Dok se planeti i mjeseci često navode kao primjeri ujednačenog kružnog gibanja, većina planetarnih orbita je eliptična i ne ispunjava niti zahtjev da brzina uvijek ostane ista niti da gibanje mora biti kružno.

Ključni aspekt jednolikog kružnog gibanja je da se smjer objekta mijenja dok brzina kojom se objekt kreće u odnosu na okolinu ostaje ista. U terminologiji fizike, brzina kojom se objekt kreće kroz prostor poznata je kao “brzina”, dok izraz “brzina” opisuje i brzinu kretanja i smjer kretanja u isto vrijeme. Za jednoliko kružno kretanje, dakle, brzina se mijenja dok je brzina konstantna.

Nasuprot tome, u nejednolikom kružnom gibanju, dok se objekt još uvijek kreće kružnim putem, brzina nije konstantna. Na primjer, automobil koji usporava ulazeći u zavoj, a zatim ubrzava izlazeći iz njega, kreće se dijelom kružne staze, ali budući da se brzina automobila mijenja, to nije jednoliko kružno kretanje.

Ujednačeno kružno gibanje uzrokovano je nečim što se zove centripetalna sila. Sila je guranje ili povlačenje; centripetalna sila je određena sila koja čini da se objekt nastavi kretati u krugu. Ona sprječava da objekt ide u ravnoj liniji povlačeći ga prema središtu kruga, mijenjajući smjer objekta, a time i njegovu brzinu. Međutim, centripetalna sila ne gura ili vuče u smjeru kretanja objekta, tako da brzina ostaje nepromijenjena. U jednolikom kružnom gibanju, ova centripetalna sila uvijek ima istu veličinu, što je ono što drži objekt u kružnom kretanju za razliku od drugačijeg oblika.

Kako bi se ispitao primjer slučaja, postoji karnevalska vožnja u kojoj su jahači vezani za unutarnju stranu velikog cilindra koji se vrti. Kada se cilindar kreće zadanom brzinom, ti vozači su u ravnomjernom kružnom kretanju. Centripetalna sila koja ih gura prema unutra može se osjetiti u pritisku stijenki cilindra na njih. Ako bi cilindar iznenada nestao, jahači bi odletjeli u ravnim linijama. Srećom, guranje cilindra prisiljava njihovo gibanje da umjesto toga bude kružno.