Praterski vrtiljak

Kako se bo spremenila naša analiza Newtonovih zakonov pri telesih, ki enakomerno krožijo? Zapomniti si moramo le dve stvari.

Prvič, rezultanta sil kaže vedno proti središču kroga pri enakomernem kroženju. Ta rezultanta je odgovorna za pospešek, usmerjen proti središču, centripetalni pospešek, ki smo ga videli v Predstavitvi 5.2.

Ker v2/r ne more biti nikoli negativen, je centripetalni pospešek pozitivno število. Pri linearnem gibanju smo imeli možnost izbire, kam postaviti koordinatne osi (da bi si olajšali življenje), tu pa je izbira pomembna. Koordinate moramo izbrati tako, da bo ena os s svojo pozitivno smerjo usmerjena v središče kroga.

Vrtiljak v animaciji se vrti s konstantno hitrostjo (položaj je podan v metrih, čas v minutah). Vsak pravokotnik predstavlja sedež na vrtiljaku.

Opazuj sedež v točki (a). Kako naj bi izgledal diagram sil za sedež v tej točki? Za ta odgovor moramo določiti uporabljene sile, ki delujejo na sedež, ko je ta v točki (a). V tej točki imamo normalno silo in silo teže, ki delujeta v nasprotnih smereh. Ali imata sili enako velikost ali različno? Biti morata različni in normalna sila mora biti večja. Zakaj? Vemo, da mora rezultanta sil kazati proti središču kroga in da ima pri enakomernem kroženju velikost  m a = m v2/r.

Kakšen je pospešek sedeža v točki (a)? Kot smo prej ugotovili, mora biti  v2/r, pri čemer je v = 2πr/T, T pa je perioda kroženja.

Kako pa bi odgovoril na ta vprašanja za sedež v točkah (b), (c) in (d)? Sile so lahko različne oziroma kažejo v drugo smer, vendar je rezultat enak. Rezultanta sil mora kazati v smeri središča in mora biti enaka m v2/r.