Che cos'è il movimento circolare uniforme?
Il movimento circolare uniforme è quando un oggetto si muove a velocità costante attorno a un cerchio perfetto. Esempi perfetti sono molto rari nel mondo fisico, ma le approssimazioni includono un cavaliere su una giostra o un pendolo che si muove in un cerchio parallelo al suolo. Mentre i pianeti e le lune sono spesso citati come esempi di moto circolare uniforme, la maggior parte delle orbite planetarie sono ellittiche e non soddisfano né il requisito che la velocità rimanga sempre la stessa né che il movimento debba essere circolare.
L'aspetto chiave di un movimento circolare uniforme è che la direzione dell'oggetto cambia mentre la velocità con cui l'oggetto si muove rispetto all'ambiente rimane la stessa. Nella terminologia fisica, la velocità con cui un oggetto si muove attraverso lo spazio è conosciuta come la "velocità", mentre il termine "velocità" descrive contemporaneamente sia la velocità di movimento che la direzione del movimento. Per un movimento circolare uniforme, quindi, la velocità sta cambiando mentre la velocità è costante.
Nel movimento circolare non uniforme, al contrario, mentre l'oggetto si muove ancora in un percorso circolare, la velocità non è costante. Ad esempio, un'auto che rallenta andando in curva e poi accelera la sua uscita si sta muovendo in una parte di un percorso circolare, ma poiché la velocità dell'auto cambia, non è un movimento circolare uniforme.
Il movimento circolare uniforme è causato da qualcosa chiamato forza centripeta. Una forza è una spinta o una trazione; la forza centripeta è la forza particolare che fa sì che un oggetto continui a muoversi in un cerchio. Impedisce all'oggetto di andare in linea retta tirandolo verso il centro del cerchio, cambiando la direzione dell'oggetto e quindi la sua velocità. La forza centripeta non spinge o tira nella direzione in cui l'oggetto si muove, quindi la velocità rimane invariata. In un movimento circolare uniforme, questa forza centripeta ha sempre la stessa grandezza, che è ciò che mantiene l'oggetto in movimento in un cerchio invece di una forma diversa.
Per esaminare un caso campione, c'è un giro di carnevale in cui i cavalieri sono legati all'interno di un grande cilindro rotante. Quando il cilindro si muove a una velocità prestabilita, quei cavalieri hanno un movimento circolare uniforme. La forza centripeta che li spinge verso l'interno può essere percepita nella pressione delle pareti del cilindro contro di loro. Se il cilindro fosse improvvisamente scomparso, i cavalieri sarebbero volati via in linea retta. Fortunatamente, la spinta del cilindro costringe il loro movimento ad essere circolare.