匀速圆周运动(mcu)

本文解释了物理学中什么是匀速圆周运动(或匀速圆周运动)。那么,你会发现匀速圆周运动的特点是什么以及匀速圆周运动的公式。

什么是匀速圆周运动(UCM)?

在物理学中,匀速圆周运动(UCM)也称为匀速圆周运动,是物体绕轴以恒定角速度和半径旋转所描述的运动。因此,做匀速圆周运动的物体具有圆形路径。

例如,绕地球运行的卫星的轨道可以被认为是匀速圆周运动(UCM)。同样,坐在摩天轮、车轮或以恒定角速度旋转的风扇上的人也是匀速圆周运动的例子。

匀速圆周运动的例子

匀速圆周运动的特点

匀速圆周运动的特点是:

  1. 匀速圆周运动(UCM)的主要特点是角速度(ω)恒定。换句话说,描述匀速圆周运动的运动体以不改变其值的角速度旋转。
  2. 做匀速圆周运动的物体的速度 (v) 与圆周路径相切。这就是为什么它被称为切向速度或线速度。
  3. 向心加速度(或法向加速度)是手机加速度的矢量分量,它会导致其速度方向的变化,因此是圆形轨迹的原因。向心加速度 (a c ) 垂直于切向速度并指向圆形路径的中心。
  4. 做匀速圆周运动的运动体的角加速度(α)和切向加速度( at )为零,因为其切向速度是恒定的。
  5. 在匀速圆周运动中,周期(T)是物体完成一圈所需的时间。另一方面,频率 (f) 是身体每单位时间旋转的次数。
匀速圆周运动(UCM)

匀速圆周运动公式

了解匀速圆周运动的定义及其特征后,我们将了解哪些公式可以帮助我们解决此类运动的练习。

角位移

角位移是物体进行匀速圆周运动的位移角度。因此,角位移等于最终角位置和初始角位置之间的差。

\Delta\theta=\theta_f-\theta_i

同样,角位移可以通过将线性位移除以圆形路径的半径来计算:

\Delta\theta =\cfrac{\Delta s}{r}

金子:

  • \Delta \theta

    是角位移。

  • \theta_f

    是最终的角位置。

  • \theta_i

    是初始角位置。

  • \Delta s

    是线性平移。

  • r

    是匀速圆周运动轨迹的半径。

请参阅:角位移的求解示例

角速度

匀速圆周运动的角速度等于角位移 (Δθ) 除以时间变化 (Δt)。因此,计算 MCU 角速度的公式为:

\omega=\cfrac{\Delta \theta}{\Delta t}=\cfrac{\theta_f-\theta_i}{t_f-t_i}

金子:

  • \omega

    是角速度。

  • \Delta \theta

    是角位置的增量。

  • \Delta t

    是时间增量。

  • \theta_f

    是最终的角位置。

  • \theta_i

    是初始角位置。

  • t_f

    是最后时刻了。

  • t_i

    是初始时刻。

切向速度

描述匀速圆周运动的移动设备的切向速度(或线速度)等于角速度乘以圆形路径的半径。因此,计算切向速度的公式如下:

v=\omega \cdot r

金子:

  • v

    是切向速度。

  • \omega

    是角速度。

  • r

    是旋转运动路径的半径。

向心加速度

向心加速度(或法向加速度)等于切向速度的平方除以轨迹半径。同样,向心加速度也可以通过角速度的平方乘以轨迹半径来计算。

a_c=\cfrac{v^2}{r}=\omega^2\cdot r

金子:

  • a_c

    是向心加速度(或法向加速度)。

  • v

    是切向速度。

  • r

    是圆周运动路径的半径。

  • \omega

    是角速度。

周期和频率

在匀速圆周运动中,周期是移动体完成一圈所需的时间。另一方面,频率是身体每单位时间旋转的次数。

因此,周期和频率成反比:

T=\cfrac{1}{f}

此外,匀速圆周运动的角速度、周期和频率在数学上通过以下公式相关:

\omega=\cfrac{2\pi}{T}=2\pi f

金子:

  • \omega

    是角速度。

  • T

    是重点。

  • f

    是频率。

笛卡尔坐标中的位置

描述匀速圆周运动的移动体的位置也可以用笛卡尔坐标表示,为此使用以下参数方程:

\begin{cases}x=r\cdot \text{cos}(\theta)\\[2ex]y=r\cdot \text{sin}(\theta)\end{cases}

金子:

  • x

    是移动设备的水平笛卡尔坐标。

  • y

    是移动设备的垂直笛卡尔坐标。

  • r

    是匀速圆周运动轨迹的半径。

  • \theta

    是移动设备所在的角度。

匀速圆周运动公式汇总

总之,我们为您提供了下表,其中列出了匀速圆周运动 (MCU) 的所有公式。

匀速圆周运动公式

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