SG050 Kreisbewegung eines Massenpunktes ©
H. Hübel Würzburg 2013
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Impres-sum |
Bei einer Kreisbewegung bewegt sich ein Massenpunkt auf einem Kreis. Die wichtigste Form der Kreisbewegung eines Massenpunktes ist eine so genannte gleichförmige Kreisbewegung.
Der Vektor der Geschwindigkeit
("Bahngeschwindigkeit") v ändert sich ständig. Grund ist
eine ständige Beschleunigung a.
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Bei einer gleichförmigen Kreisbewegung ist der
Beschleunigungsvektor a (blau) und damit auch die
wirkende Kraft F immer zum Zentrum der Bewegung hin
gerichtet (Zentralkraft, Zentralbeschleunigung). Mit a
hängen die ständigen Richtungsänderungen von v zusammen.
Hierbei wird der Geschwindigkeitsvektor v ständig geändert. Es findet also eine Beschleunigung statt. Trotz des Namens:
Bei einer gleichförmigen Kreisbewegung stehen a und v immer senkrecht aufeinander. Daraus folgt, dass der Körper seine (kinetische) Energie unverändert beibehält. Der Betrag der Geschwindigkeit ist also konstant. |
"Angepasste
Koordinaten" bei einer Kreisbewegung in einer Ebene.
Bei einer gleichförmigen Kreisbewegung sind diese besonders zweckmäßig, weil der Radius konstant ist. Man braucht dann also nur die Änderung der Winkelkoordinate φ betrachten. Für den Winkel φ und den Betrag der Bahngeschwindigkeit gilt dann: = ω·t , wobei ω die konstante Winkelgeschwindigkeit ω = /t ist v = r·Δφ/Δt = r·ω Für die Zentralbeschleunigung a findest du: a = v2/r = ω2·r Ganz entsprechend für die Zentralkraft ("Zentripetalkraft"): FZ = m·a = m·v2/r = m·ω2·r Der in der Abbildung gezeichnete Radiusvektor, der sich beim Umlauf mit dem Körper bewegt, heißt auch Fahrstrahl (rot). |
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( September 2013)