Прямолинейное и криволинейное движение

Сила, действующая на тело, может менять его скорость как по модулю, так и по направлению.

Пример силы, меняющей скорость по модулю – сила ветра, давящая на парус.

Такая сила вызывает прямолинейное движение тела.

Пример силы, меняющей скорость по направлению – центростремительная сила раскрученного груза на верёвке

Эта сила приводит к криволинейному движению.

Если тело движется по окружности с постоянной по модулю скоростью, то её ускорение называется центростремительным, направлено в центр окружности и вычисляется по формуле:

a = v² / r, где v – скорость, r – радиус окружности

Или

a=ω² * r, где w – это угловая скорость тела на окружности в радианах в секунду.

ω можно посчитать как 2π*n, где n – это частота вращения тела по окружности в оборотах в секунду.

В общем случае на тело действуют силы, меняющие скорость и по направлению, и по модулю. Пример представлен на рисунке – гравитационная сила одновременно и тормозит спутник, и искривляет его траекторию:

В таких случаях говорят, что у силы есть тангенциальная и нормальная составляющие. Тангенциальная составляющая силы – это та, что направлена вдоль (или против) скорости и разгоняет (или замедляет) тело.

Нормальная составляющая силы – это та, что действует перпендикулярно движению и меняет направление скорости.

Для криволинейной траектории в любой точке можно посчитать радиус кривизны по формуле:

R = v² / a_n, где v – это скорость тела, а a_n – нормальная (перпендикулярно скорости) составляющая ускорения.