匀速圆周运动交互式演示

速度矢量
向心加速度矢量

参数设置

3.0 m
1.0 rad/s
3.0 m/s
(与角速度和半径同步)

物理量

角速度 (ω): 1.0 rad/s
线速度 (v): 3.0 m/s
周期 (T): 6.28 s
频率 (f): 0.16 Hz
向心加速度 (a): 3.0 m/s²
当前角度 (θ):

位置-时间图像

速度分量-时间图像

加速度-时间图像

匀速圆周运动原理

匀速圆周运动是物体在圆周上运动,保持速率不变但方向不断变化的运动。

核心概念

  • 线速度(v):物体运动的实际速度,大小恒定但方向不断变化,单位为m/s
  • 角速度(ω):物体转过的角度与所用时间的比值,单位为rad/s
  • 周期(T):物体完成一次圆周运动所需的时间,单位为s
  • 频率(f):物体每秒钟完成圆周运动的次数,单位为Hz
  • 向心加速度(a):指向圆心的加速度,使物体改变运动方向,单位为m/s²

重要公式

线速度与角速度的关系:v = ω × r

周期与角速度的关系:T = 2π / ω

频率与周期的关系:f = 1 / T

向心加速度:a = v² / r = ω² × r

思考问题

调整参数时,思考以下问题:

  • 为什么增大半径时,线速度增加但角速度不变?
  • 向心加速度的方向如何随着物体位置变化?
  • 如果角速度增大一倍,周期会如何变化?

实际应用

匀速圆周运动在日常生活中有许多应用:

  • 游乐园的旋转木马
  • 地球绕太阳公转
  • 人造卫星绕地球运行
  • 洗衣机甩干时的衣物运动

知识检测

拖拽正确的公式到对应的物理量:

v = ω × r
T = 2π / ω
a = v² / r
f = 1 / T
线速度 (v):
周期 (T):
向心加速度 (a):
频率 (f):