Was ist eine gleichmäßige Kreisbewegung?
Gleichmäßige Kreisbewegung ist, wenn sich ein Objekt mit einer konstanten Geschwindigkeit um einen perfekten Kreis bewegt. Perfekte Beispiele sind in der physischen Welt sehr selten, aber Annäherungen schließen einen Reiter auf einem Karussell oder ein Pendel ein, das sich in einem Kreis parallel zum Boden bewegt. Während Planeten und Monde häufig als Beispiele für gleichmäßige Kreisbewegungen angeführt werden, sind die meisten Planetenbahnen elliptisch und erfüllen weder die Anforderung, dass die Geschwindigkeit immer gleich bleibt, noch dass die Bewegung kreisförmig sein muss.
Der Hauptaspekt einer gleichmäßigen Kreisbewegung besteht darin, dass sich die Richtung des Objekts ändert, während die Geschwindigkeit, mit der sich das Objekt relativ zur Umgebung bewegt, gleich bleibt. In der Terminologie der Physik wird die Geschwindigkeit, mit der sich ein Objekt durch den Raum bewegt, als "Geschwindigkeit" bezeichnet, während der Begriff "Geschwindigkeit" sowohl die Bewegungsgeschwindigkeit als auch die Bewegungsrichtung gleichzeitig beschreibt. Für eine gleichmäßige Kreisbewegung ändert sich die Geschwindigkeit, während die Geschwindigkeit konstant ist.
Bei ungleichmäßiger Kreisbewegung hingegen ist die Geschwindigkeit nicht konstant, während sich das Objekt noch auf einer Kreisbahn bewegt. Zum Beispiel bewegt sich ein Auto, das in einer Kurve langsamer und dann schneller fährt, auf einem Teil einer Kreisbahn. Da sich die Geschwindigkeit des Autos ändert, handelt es sich jedoch nicht um eine gleichmäßige Kreisbewegung.
Eine gleichmäßige Kreisbewegung wird durch eine sogenannte Zentripetalkraft verursacht. Eine Kraft ist ein Drücken oder Ziehen; Die Zentripetalkraft ist die besondere Kraft, die ein Objekt dazu bringt, sich weiterhin im Kreis zu bewegen. Es hält das Objekt davon ab, in einer geraden Linie zu verlaufen, indem es zum Mittelpunkt des Kreises gezogen wird und die Richtung des Objekts und damit seine Geschwindigkeit ändert. Die zentripetale Kraft drückt oder zieht jedoch nicht in die Richtung, in die sich das Objekt bewegt, sodass die Geschwindigkeit unverändert bleibt. Bei einer gleichmäßigen Kreisbewegung hat diese Zentripetalkraft immer die gleiche Größe, wodurch sich das Objekt im Gegensatz zu einer anderen Form im Kreis bewegt.
Um einen Beispielfall zu untersuchen, gibt es eine Karnevalsfahrt, bei der die Fahrer an der Innenseite eines großen Spinnzylinders festgeschnallt sind. Wenn sich der Zylinder mit einer festgelegten Geschwindigkeit bewegt, befinden sich diese Fahrer in einer gleichmäßigen Kreisbewegung. Die Zentripetalkraft, die sie nach innen drückt, ist im Druck der Zylinderwände gegen sie zu spüren. Wenn der Zylinder plötzlich verschwand, flogen die Fahrer in geraden Linien davon. Glücklicherweise erzwingt der Druck des Zylinders eine kreisförmige Bewegung.