Ympyräliikkeessä

Ympyräliikkeessä tarkoitetaan kappaleen liikettä, jonka rata on ympyrä. Nopeuden suunta muuttuu jatkuvasti ympyrän tangentilla, jolloin kiihtyvyyden suunta on kohti ympyrän keskustaa.

Perusparametrejä ovat säde r, nopeus v ja kulmataajuus ω = dθ/dt. Uniform circular motion -tapauksessa nopeus on vakio, jolloin v = ω r ja kulkunopeus määrittyy aikapituuksilla T = 2π/ω (liikkeen jaksoaika). Ympyräliikettä kuvaa usein sekä klassinen suuruusmuuttuminen että kiertoradan geometria.

Keskipakovoima F_c ja keskikiihtyvyys a_c kuvaavat sitä voimaa ja kiihtyvyyttä, joka pitää kappaleen kierroksellaan. On F_c = m a_c, missä a_c = v^2/r = ω^2 r. Tämä voima on kohti ympyrän keskustaa; ilman sitä kappale ryntäisi pois suoralle radalleen.

Epäkonsistenteissa tai kiertävässä liikkeessä, jossa kulmataajuus muuttaa, määritellään angular acceleration α = dω/dt ja tangentaalinen kiihtyvyys a_t = α r. Kokonaiskiihtyvyys on a = sqrt(a_c^2 + a_t^2). Jos kappaleen liikettä tarkastellaan kiertävässä viitekehyksessä, voi esiintyä myös niin kutsuttu keskikiihtyvyyden suuntainen cavalieri-voima, joka ei ole todellinen voima vaan havainto viitekehyksestä.

Sovelluksia löytyy mm. planeettojen kiertoradoista tähtien ympärillä, pyörivistä koneistoista ja ajoneuvojen kaarteisiin liittyvistä voimista. Ympyräliike on keskeinen käsite fysiikassa ja insinööritieteissä, jossa pyritään ymmärtämään perusvoimat, kiihtyvyydet ja liikkeen dynamiikka ympyrämuotoisten toimintojen yhteydessä.