|
 MIŞCAREA CIRCULARĂ UNIFORMĂ
Teoria lucrării.
Cea mai simplă şi mai importantă mişcare curbilinie este mişcarea circulară, mişcare în care traiectoria punctului material este un cerc. Dacă legăm o piatră de o sfoară si o învârtim deasupra capului astfel încât să descrie un cerc orizontal, atunci piatra va avea o mişcare circulară.
Mişcarea circulară este uniformă dacă viteza mobilului este constantă în modul, adică mobilul descrie arce de cerc egale în intervale de timp egale.
Vectorul viteză, fiind totdeauna tangent la traiectorie, deşi rămâne constant în modul în timpul mişcării circulare uniforme, îşi schimbă permanent direcţia.
Vectorul de poziţie r = OA dus din centrul cercului până la mobil se mai numeşte rază vectoare a mobilului.
În timpul mişcării raza vectoare a mobilului mătură aria cercului, iar vectorul viteză este permanent perpendicular pe raza vectoare.
Mişcarea circulară uniformă este o mişcare periodică deoarece se repetă identic după parcurgerea întregului cerc, la intervale egale de timp.
Mărimi caracteristice:
T= perioada mişcării circulare uniforme este intervalul de timp în care mobilul parcurge circumferinţa cercului. Perioada se măsoară în secunde.
 = frecvenţa de rotaţie, sau turaţia, reprezintă numărul de rotaţii complete efectuate în unitatea de timp (rot/ s).
Frecvenţa se măsoară în s-1 sau  . Turaţia (notată de obicei cu n) se măsoară în rot/min (1 rot/s=60 rot/min).
v = viteza liniară sau tangenţială este dată de variaţia coordonatei curbilinii a mobilului în timp
Viteza se măsoară în m/s.
Coordonata curbilinie măsoară lungimea arcului de cerc parcurs de mobil.
ω = viteza unghiulară reprezintă unghiul la centru descris de raza vectoare în unitatea de timp
Viteza unghiulară ω se măsoară în  (  )
Un radian este unghiul la centru care subîntinde un arc de cerc egal cu raza cercului. Cum unghiul total de 360° subîntinde toată lungimea cercului care cuprinde  raze, rezultă că unghiul de 360° are radiani.
v = Rω este relaţia de legătură dintre viteza liniară şi viteza unghiulară.
acp = acceleraţia centripetă – sau acceleraţia normală - se datorează variaţiei direcţiei vectorului viteză .
Acceleraţia centripetă se măsoară în m/s2.
Fcp = forţa centripetă este forţa care determină mişcarea circulară uniformă. Forţa centripetă se măsoară în N
Tema lucrării
Studiul mişcării circulare uniforme.
Aparate şi materiale necesare
Corp de masă m= 283 g, fir de lungime 2m, cronometru, rigle, dispozitive de măsură pentru determinarea coordonatei, vitezei, acceleraţiei, puse la dispoziţie de calculator (în programul Interactive Physics).
 Dispozitiv experimental
Se realizează următorul montaj.
Corpul se mişcă circular deoarece este constrâns să efectueze această mişcare de firul cu care este legat. Se observă că în situaţia în care viteza tangenţială (liniară) este prea mică atunci mişcarea nu mai este circulară. Prin urmare se alege pentru viteză o valoare convenabilă (de ex. 10m/s).
 
 Film
Procedeu experimental
Se porneşte experimentul. Se determină perioada mişcării, frecvenţa de rotaţie, viteza unghiulară, acceleraţia centripetă şi Forţa centripetă. Datele ce se obţin cu ajutorul instrumentelor de măsură se trec în tabelul:
|
Nr. det.
|
R (m)
|
m (Kg)
|
V (m/s)
|
Nr. rotaţii complete
|
Durata „t” a celor 10 rotatii complete
|
T = t/10
(s)
|
= 1/T
(s-1 )
|
|
|
|
|
1
|
2
|
0,283
|
10
|
10
|
|
|
|
|
|
|
|
2
|
2
|
0,283
|
20
|
10
|
|
|
|
|
|
|
|
3
|
2
|
0,283
|
10
|
10
|
|
|
|
|
|
|
|
4
|
2
|
0,283
|
20
|
10
|
|
|
|
|
|
|
|
Prelucrarea datelor experimentale
Se cunosc: m= 0,283 kg, v= 10m/s, R= 2m
Se determină: T, , ω, acp şi Fcp
Se repetă experimentul pentru alte valori ale vitezei liniare, ale masei şi ale lungimii firului. Se compară datele astfel obţinute.
|