Kiertoliikettä

Kiertoliike on tilaa, jossa kappale liikkuu ympyrän tai ympyränkaarteen kaltaisella radalla ja sen etäisyys keskipisteestä pysyy käytännössä vakiona. Kiertoliike voidaan tarkastella sekä tasaisena ympyräliikkeenä (vakio nopeus ja jatkuva suunnanmuutos) että ei-tasaisena ympyräliikkeenä (nopeus, suunta tai both muuttuvat).

Tasainen ympyräliike tarkoittaa tilannetta, jossa kappale kulkee ympyrärataa säteellä r ja nopeus v on vakio. Kiertoliikkeen keskeinen muutoksen suunta on kohti keskustaa, mikä aiheuttaa centripetaalisen kiihtyvyyden a_c = v^2 / r = ω^2 r, jossa ω on kulmanopeus ja v = ω r. Keskipakovoima F_c = m v^2 / r (tai F_c = m ω^2 r) vastaa tätä kiihtyvyyttä ja ohjaa kappaleen radan suuntaan.

Ei-tasaisessa kiertoliikkeessä sekä nopeus että mahdollisesti säde voivat muuttua. Tangentiaalinen kiihtyvyys a_t kuvaa nopeuden muutosta, ja radiaalinen kiihtyvyys a_r vastaa centripetaalista vaikutusta. Koko kiihtyvyys on vektorina a = a_t + a_r. Voimalta voidaan vaatia erottelua, kun tutkitaan voimia: F = m a, ja voimat voidaan jakaa tangentialiin ja radiaaliseen komponenttiin.

Kiertoliikettä tarkastellaan usein sekä klassisen mekaniikan että aeronautisten ja teknisten sovellusten kontekstissa. Tärkeitä käsitteitä ovat kulmanopeus ω, kulmanopeuden suuruus ja suuruuden lisäksi suunnan muutosta kuvaava kierroksellinen momentum L = I ω. Ympyräliike esiintyy laajasti taivaankappaleiden liikkeistä autojen kaartuvista reiteistä teollisiin koneisiin, ja sen ymmärtäminen on olennainen osa liikemekaniikkaa.