圓周運(yùn)動(dòng)的計(jì)算公式
來(lái)源:高考網(wǎng)整理 2023-01-30 20:08:35
物理圓周運(yùn)動(dòng)的公式:T=2πf。質(zhì)點(diǎn)在以某點(diǎn)為圓心半徑為r的圓周上運(yùn)動(dòng),即質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)其軌跡是圓周的運(yùn)動(dòng)叫“圓周運(yùn)動(dòng)”。它是一種最常見(jiàn)的曲線運(yùn)動(dòng)。例如電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、車輪、皮帶輪等都作圓周運(yùn)動(dòng)。
1圓周運(yùn)動(dòng)的公式
1、v(線速度)=S/t=2πr/T=ωr=2πrf (S代表弧長(zhǎng),t代表時(shí)間,r代表半徑) 。
2、ω(角速度)=θ/t=2π/T=2πn (θ表示角度或者弧度) 。
3、T(周期)=2πr/v=2π/ω 。
4、n(轉(zhuǎn)速)=1/T=v/2πr=ω/2π 。
5、Fn(向心力)=mrω^2=mv^2/r=mr4π^2/T^2=mr4π^2f^2 。
6、an(向心加速度)=rω^2=v^2/r=r4π^2/T^2=r4π^2n^2 。
7、vmax(過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的最小速度)=√gr (無(wú)桿支撐)。
2圓周運(yùn)動(dòng)的的解題思路
做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,所需向心力就是該物體受的合外力;而做變速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,所需向心力則是該物體受的合外力在指向圓心方向的分力。因此,解答圓周運(yùn)動(dòng)的基本思路是:
先分析物體的受力情況,然后把物體受的各外力沿指向圓心(即沿半徑)方向與沿切線方向正交分解,最后用沿指向圓心的合外力等于向心力,即列方程求解做答。
豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng),由于重力的影響,合外力不能指向圓心,合力沿半徑方向的分力提供向心力。運(yùn)動(dòng)過(guò)程較麻煩,一般只分析最低點(diǎn)和最高點(diǎn)。在最低點(diǎn)和最高點(diǎn),合外力豎直方向上的分力提供向心力,由此列牛頓第二定律的公式就行了。高考中還會(huì)用動(dòng)能定理或機(jī)械能守恒求解最高點(diǎn)速度。
3圓周運(yùn)動(dòng)是什么運(yùn)動(dòng)
變加速曲線運(yùn)動(dòng)。物體作勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),速度的大小雖然不變,但速度的方向時(shí)刻改變,所以勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)。又由于作勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),它的向心加速度的大小不變,但方向時(shí)刻改變,故勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變加速運(yùn)動(dòng)。
汽車過(guò)拱形橋:也可看作圓周運(yùn)動(dòng),橋?qū)嚨闹С至橹亓,又因(yàn)槠噷?duì)橋的壓力和橋?qū)ζ嚨闹С至κ且粚?duì)作用力和反作用力,大小相等,所以壓力大小也為支持力。
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