Kiertokuviota

Kiertokuviota tarkoittaa kappaleen liikettä, jossa sen etäisyys keskuskappaleeseen pysyy suunnilleen vakiona ja kappale kiertyy ympyrä- tai lähes ympyrärataa pitkin. Tämä on tilanne, jossa nopeus voi olla muuttuvaa suunnaltaan, mutta radan geometria on pyöreä tai near-pyöreä. Uniformi kiertokuviota (UCM) tarkoittaa tilaa, jossa nopeus on vakio ja kulmataajuus ω pysyy vakiona.

Kiihtyvyys kiertokuviolla on keskuskeskeinen, eli suuntautuu kohti radan keskustaa. Tämä centripetala kiihdytys on a_c = v^2 / r = ω^2 r. Kiihtyvyyden suuntaus kohti keskuskappaletta mahdollistaa radan kiertämisen. Voima, joka saa kappaleen kiertämään, on centripetaalivoima F_c = m a_c = m v^2 / r = m ω^2 r.

Käytännön yhteyksissä kiertokuviota tarkastellaan usein gravitaation kaltaisena keskusvoimana: keskuskappaleen muodostaman voiman täytyy tarjota centripetaalivoima, jolloin m v^2 / r = F_keskus. Esimerkiksi planeetan tai satselin kiertorata ympyränä antaa v = sqrt(GM / r). Kiertosykli ja kulmanopeus liittyvät toisiinsa: periodi T = 2π / ω, ja angular velocity ω = v / r = sqrt(GM / r^3).

Erona yleiseen kiertoliikkeeseen on elliptinen tai muuten epäsäännöllinen rata, jolloin etäisyys keskuskappaleeseen ja nopeus voivat vaihdella. Kiertokuviota käsitellään laajasti fysiikassa ja tähtitieteessä sekä teknisissä sovelluksissa kuten laukaisujen ja kuljettavien laitteiden pyörittäminen.