Движение по окружности как частый случай криволинейного движения

Сам по себе круг изначально является источником загадок, а также их неординарных решений. Эта фигура используется как наиболее часто употребляемый символ вечности. Зачастую круг противопоставляют квадрату. С кругом неразрывно связан образ колеса и движение по окружности. В этом процессе великие умы человечества не только видели воплощение в жизнь законов механики, а некий философский смысл постоянного возвращения к самому себе.

В дохристианские времена с кругом ассоциировался знак солнца-колеса. Некоторые мыслители видели в круге воплощение бесконечной линии, а движение точки по окружности являло собой вечный процесс. Астрология в круге видела знак, образующий линию Зодиака. Уроборос – змей, который кусает себя за хвост, не очередной ли символ обозначающий движение по окружности? Математики и художники находили в этой геометрической фигуре потаённый смысл, а физики, изучая движение по окружности, создали мощную теоретическую платформу для объяснения его стандартными законами механики. Практически именно криволинейное движение является наиболее распространённым явлением. Движение тела по окружности является частным, идеальным случаем этого многообразного процесса.

Рассматривая криволинейную траекторию движения можно представить её в виде совокупности дуг от окружностей различного радиуса. Соответственно, как и движение по окружности, так и криволинейное движение имеют ускорение. Движение всегда происходит под воздействием силы, при этом происходит постоянное изменение направления вектора скорости. Основным условием криволинейного движения является то, что вектору скорости тела и действующей на него силе свойственно быть направленными вдоль прямых, которые пересекаются. В отличие от прямолинейного движения векторы силы и скорости имеют одно направление.

Видео: Прямые трансляции

Если рассматривать даже равномерное движение тела по окружности, то можно выделить его основные свойства и особенности. Во-первых, это является примером криволинейного движения с постоянной по модулю скоростью. Во-вторых, не стоит забывать, что мы имеем дело с ускорением, которое провоцирует постоянную смену направления. Этот вид ускорения получил название «центростремительного». Согласно классическому определению, с этим ускорением тело движется по окружности со скоростью, постоянной по модулю, и направлено это ускорение вдоль радиуса окружности в сторону центра.

Что же касается вектора скорости, то здесь мы имеем дело с величиной, направленной по касательной к траектории. В случае с движением по кругу между вектором скорости и вектором ускорения угол составляет девяносто градусов. Измеряя скорость тела, движущегося по кругу, используют стандартную величину, представляющую собой отношение пройденного расстояния ко времени. При подобном подходе пройденное расстояние - это не что иное, как длина дуги. Также может употребляться угловое перемещение. При этом может браться градусная мера угла, на который тело сместится за опредёлённый отрезок времени, а можно её выразить в радианах, или в отношении длины дуги к радиусу.

Видео: Криволинейное движение тела

Учитывая постоянство угловой скорости при круговом движении тела, стоит учесть ещё несколько величин, которыми характеризуется этот процесс. Это частота и период, являясь величинами близкими, частота всегда обратно пропорциональна периоду. При этом периодом называем время, за которое тело осуществляет полный оборот, а частотой - количество оборотов за единичный временной интервал.

Изучение движения тела по кругу имеет огромное практическое значение. Проектирование различных машин и механизмов невозможно без проведения точных расчётов. И только благодаря законам механики можно осуществить достаточно точный расчёт различных валов, колёс, маховиков и прочих элементов, которыми изобилуют современные агрегаты и механизмы.