Enakomerno kroženje in pospešek

Pri enakomernem kroženju je hitrost gibanja objekta konstantna. Ali se to telo giblje po krožnici s konstantnim pospeškom?

Enakomerno kroženje, kot gibanje v ravnini, lahko dobimo s kombinacijo dveh premih gibanj. Pri enakomernem kroženju je hitrost gibanja objekta konstantna. To je definicija enakomernega kroženja. Poglejmo kroglo, ki enakomerno kroži. Ali se to telo giblje po krožnici s konstantnim pospeškom? Da! Zakaj? Hitrost se spreminja s časom. Opazuj animacijo (položaj je podan v metrih, čas pa v sekundah). Animacija upodablja telo, ki se giblje v krogu s konstantno hitrostjo. Če hočemo določiti pospešek, moramo preučiti spremembo hitrosti v času.

Hitrost se po definiciji enakomernega kroženja s časom ne spreminja. Kaj se torej s časom spreminja? Smer hitrosti je tista, ki se spreminja s časom. Nariši dva vektorja hitrosti, ki pripadata telesu v dveh različnih trenutkih. Prepričal se boš, da se smer hitrosti s časom spreminja. Spomnimo se, da hitrost opišemo z dvema podatkoma: s smerjo (ki vedno kaže v smeri tangente na pot, takoimenovana tangentna smer) in z velikostjo in vsak od teh dveh podatkov se lahko s časom spreminja. Kje se kaže sprememba hitrosti?

Vektor pospeška je usmerjen proti središču kroga. To smer - proti središču krožnice - imenjujemo centripetalna smer oziroma proti središču usmerjena komponenta. Pogosto jo imenjujejo tudi radialna smer, ker radij kaže v smeri od središča v smer proti telesu (pospešek je usmerjen ravno v nasprotno smer - proti središču krožnice).

Za enakomerno kroženje je torej po definiciji značilno, da je pospešek vedno usmerjen proti središču krožnice. To velja navkljub dejstvu, da se smer vektorjev hitrosti in pospeška s časom spreminja. To navidezno ali resnično težavo glede določitve usmerjenosti vektorja pospeška obidemo z definiranjem centripetalne ali radialne smeri in tangentne smeri (smer tangente na krožnico). Ti smeri se med kroženjem spreminjata. Hitrost je vedno usmerjena v smeri tangente na krog, pospešek pa vedno proti središču krožnice. Naslednja animacija prikazuje hitrost in pospešek, ko telo enakomerno kroži.