Wat is uniforme cirkelvormige beweging?

Uniforme cirkelvormige beweging is wanneer een object met een constante snelheid rond een perfecte cirkel beweegt. Perfecte voorbeelden zijn zeer zeldzaam in de fysieke wereld, maar benaderingen omvatten een rijder op een carrousel of een slinger die in een cirkel parallel aan de grond beweegt. Hoewel planeten en manen vaak worden genoemd als voorbeelden van uniforme cirkelvormige bewegingen, zijn de meeste planetaire banen elliptisch en voldoen ze niet aan de eis dat de snelheid altijd hetzelfde moet blijven, noch dat die beweging cirkelvormig moet zijn.

Het belangrijkste aspect van uniforme cirkelvormige beweging is dat de richting van het object verandert, terwijl de snelheid waarmee het object beweegt ten opzichte van de omgeving hetzelfde blijft. In de fysica-terminologie staat de snelheid waarmee een object door de ruimte beweegt bekend als de "snelheid", terwijl de term "snelheid" zowel de bewegingssnelheid als de bewegingsrichting tegelijkertijd beschrijft. Voor een uniforme cirkelvormige beweging verandert de snelheid terwijl de snelheid constant is.

In niet-uniforme cirkelvormige bewegingen daarentegen, terwijl het object nog steeds in een cirkelvormig pad beweegt, is de snelheid niet constant. Bijvoorbeeld, een auto die langzamer een bocht ingaat en vervolgens versnelt als hij eruit komt, beweegt zich gedeeltelijk in een cirkelvormig pad, maar omdat de snelheid van de auto verandert, is het geen uniforme cirkelvormige beweging.

Uniforme cirkelvormige beweging wordt veroorzaakt door iets dat centripetale kracht wordt genoemd. Een kracht is een duw of trek; centripetale kracht is de specifieke kracht die ervoor zorgt dat een object in een cirkel blijft ronddraaien. Het voorkomt dat het object in een rechte lijn gaat door het naar het midden van de cirkel te trekken, waardoor de richting van het object en dus de snelheid ervan verandert. Centripetale kracht duwt of trekt niet mee in de richting waarin het object beweegt, dus de snelheid blijft ongewijzigd. In een uniforme cirkelvormige beweging heeft deze middelpuntzoekende kracht altijd dezelfde grootte, waardoor het object in een cirkel blijft bewegen in tegenstelling tot een andere vorm.

Om een ​​voorbeeldgeval te onderzoeken, is er een carnavalsrit waarbij renners aan de binnenkant van een grote draaiende cilinder worden vastgebonden. Wanneer de cilinder met een ingestelde snelheid beweegt, zijn die ruiters in uniforme cirkelvormige beweging. De middelpuntzoekende kracht die ze naar binnen duwt, is voelbaar in de druk van de wanden van de cilinder ertegen. Als de cilinder plotseling zou verdwijnen, vlogen de renners in rechte lijnen weg. Gelukkig dwingt de duw van de cilinder hun beweging in plaats daarvan cirkelvormig te zijn.