Vad är Uniform Circular Motion?

Enhetlig cirkulär rörelse är när ett föremål rör sig med konstant hastighet runt en perfekt cirkel. Perfekta exempel är mycket sällsynta i den fysiska världen, men ungefärliga exempel inkluderar en ryttare på en karusell eller en pendel som rör sig i en cirkel parallell med marken. Medan planeter och månar ofta nämns som exempel på enhetlig cirkulär rörelse, är de flesta planetbanor elliptiska och uppfyller varken kravet att hastigheten alltid ska vara densamma eller att rörelsen måste vara cirkulär.

Nyckelaspekten med enhetlig cirkulär rörelse är att objektets riktning ändras medan hastigheten med vilken objektet rör sig i förhållande till omgivningen förblir densamma. I fysikterminologi kallas den hastighet med vilken ett objekt rör sig genom rymden ”hastigheten”, medan termen ”hastighet” beskriver både rörelsehastigheten och rörelseriktningen samtidigt. För enhetlig cirkulär rörelse ändras hastigheten medan hastigheten är konstant.

I olikformig cirkulär rörelse, däremot, medan objektet fortfarande rör sig i en cirkulär bana, är hastigheten inte konstant. Till exempel, en bil som saktar ner när den går in i en sväng och sedan snabbar på att komma ut ur den rör sig i en del av en cirkulär bana, men eftersom bilens hastighet ändras är det inte en enhetlig cirkulär rörelse.

Enhetlig cirkulär rörelse orsakas av något som kallas centripetalkraft. En kraft är ett tryck eller ett drag; centripetalkraft är den speciella kraft som gör att ett föremål fortsätter att röra sig i en cirkel. Det hindrar objektet från att gå i en rak linje genom att dra det mot cirkelns mitt, ändra objektets riktning och därmed dess hastighet. Centripetalkraften trycker eller drar inte i den riktning objektet rör sig, så hastigheten förblir oförändrad. I enhetlig cirkulär rörelse har denna centripetalkraft alltid samma storlek, vilket är det som håller objektet i rörelse i en cirkel i motsats till en annan form.

För att undersöka ett provfall finns det en karnevalstur där ryttare är fastspända på insidan av en stor snurrande cylinder. När cylindern rör sig med en inställd hastighet, är dessa ryttare i enhetlig cirkulär rörelse. Centripetalkraften som trycker dem inåt kan kännas i trycket från cylinderns väggar mot dem. Om cylindern plötsligt försvann, skulle ryttarna flyga iväg i raka linjer. Lyckligtvis tvingar trycket på cylindern deras rörelse att istället vara cirkulär.