Migliore risposta
È meglio rispondere alla tua domanda con un esempio di facile comprensione. Vediamo cosa succede quando faccio oscillare una palla legata sopra la testa in un cerchio.
Dobbiamo ignorare la gravità per il momento. Lunica forza che agisce sulla palla è forza di tensione della corda. Questa forza è sempre diretta radialmente verso linterno lungo la corda, verso la mia mano. In altre parole, la forza che agisce su un oggetto legato che viaggia in un percorso circolare è sempre diretta verso il centro di quel cerchio. Inoltre, la velocità della palla è costante in grandezza (velocità) ed è sempre tangente al cerchio.
Supponiamo che io oscilli più velocemente e aumenti lentamente il numero di giri, la palla muoversi più velocemente e questa è accelerazione angolare.
Quando cè accelerazione, cè forza. Affinché un oggetto subisca unaccelerazione centripeta, ad essa deve essere applicata una forza centripeta. Il vettore di questa forza è simile al vettore di accelerazione: è di grandezza costante, e punta sempre radialmente verso linterno al centro del cerchio, perpendicolare al vettore velocità. La tensione nella corda è ciò che fornisce la forza centripeta nel nostro esempio.
Laccelerazione centripeta corrisponde a un cambiamento nella direzione della velocità piuttosto che a un cambiamento nellentità della velocità (velocità). Supponiamo che io stia facendo oscillare la palla legata a una rotazione costante al secondo, non cè né accelerazione angolare né accelerazione tangenziale. Ma cè una accelerazione centripeta . La palla legata sta seguendo un percorso circolare. Il suo vettore di velocità sta cambiando. La direzione verso cui sta puntando cambia ogni istante mentre la faccio roteare e laccelerazione è puntata verso linterno, verso le mie mani.
Successivamente, mentre faccio oscillare la palla legata sopra la testa in un cerchio, supponiamo di lasciarla andare , non cè più una forza centripeta che agisce sulla palla. Ciò è conforme alla prima legge del movimento: quando nessuna forza netta agisce su un oggetto, si muoverà con una velocità costante. Quindi quando lascio andare la corda, la palla viaggerà in linea retta, tangente al cerchio con la velocità che aveva quando lho rilasciata. Avrà una accelerazione tangenziale lungo il suo percorso circolare uguale a il raggio moltiplicato per laccelerazione angolare.
Poiché laccelerazione centripeta è diretta lungo il raggio, è anche nota come accelerazione radiale.
Risposta
A2A: Qual è la differenza tra laccelerazione tangenziale, angolare e centripeta e quando le possederà un corpo che si muove in cerchio?
Supponi di avere un rotore che sta girando. La velocità di virata può essere espressa in molte unità diverse: RPM, gradi al secondo, radianti / min, giri al giorno. Se la velocità di rotazione cambia nel tempo, si verifica unaccelerazione angolare. Quellaccelerazione angolare potrebbe anche essere espressa con molte unità diverse. Potrebbe essere gradi al secondo allora, il che significa che ogni ora, la velocità angolare aumenterebbe di tanti gradi al secondo. La velocità del motore di unauto potrebbe aumentare a 500 giri / min. Al secondo. Per problemi dinamici, usiamo spesso rad / s al secondo. Quindi questo è rad / s ^ 2. In questo caso, ogni punto del rotore sta subendo la stessa accelerazione angolare.
Ora se guardiamo un punto del rotore a una certa distanza r dallasse, allora avrà unaccelerazione tangenziale lungo la sua circolare percorso pari ar volte laccelerazione angolare del corpo. Usiamo spesso il simbolo greco, alfa, per laccelerazione angolare. Supponiamo che alfa = 4 rad / s ^ 2 er = 0,5 m. Allora quel punto avrà unaccelerazione tangenziale di 2 m / s ^ 2. Questa è la stessa unità di accelerazione che usiamo per la gravità (9,81 m / s ^ 2). Quella 2 m / s ^ 2 può essere interpretata come la velocità che cambia di 2 m / s ogni secondo. Ogni punto del rotore eccetto i punti proprio sullasse di rotazione avrà unaccelerazione tangenziale ogni volta che il rotore nel suo insieme ha unaccelerazione angolare.
Laccelerazione centripeta è unaccelerazione che corrisponde piuttosto a cambiare la direzione della velocità che cambiare la velocità (lentità della velocità). Considerare lo stesso punto sul rotore con r = 0,5 m. Supponiamo che il rotore stia girando a una velocità costante di 3 rad / s. Non cè accelerazione angolare né accelerazione tangenziale. Ma cè unaccelerazione centripeta. Il punto sta seguendo un percorso circolare. Il suo vettore di velocità sta cambiando. La direzione che sta puntando cambia ogni istante mentre gira intorno al cerchio. Possiamo esprimere quel cambiamento nel vettore velocità in m / s al secondo.Questa è unaccelerazione e scriviamo quelle unità come m / s ^ 2 proprio come laccelerazione lungo il percorso, tranne che questa volta, laccelerazione, che è anche un vettore, è puntata verso linterno verso il centro del cerchio. Ogni punto del rotore tranne lasse avrà unaccelerazione centripeta ogni volta che il rotore gira.