§ 20 Динамика криволинейного движения
Сила, действующая на тело, способна изменять не только модуль скорости, но и направление движения. Если сила направлена вдоль скорости, движение остаётся прямолинейным. Однако когда сила отклонена от направления скорости, траектория тела становится криволинейной.
При движении тела по окружности со стабильной по величине скоростью направление вектора скорости непрерывно изменяется. Это означает, что на тело действует сила, создающая центростремительное ускорение, направленное внутрь окружности — к её центру.
Второй закон Ньютона утверждает, что ускорение всегда направлено туда же, куда и действующая на тело сила. Поэтому центростремительная сила обязательно ориентирована к центру окружности и именно она обеспечивает движение по кривой траектории.
Центростремительная сила может возникать из разных физических причин:
- сила упругости — например, когда шарик вращают на резинке или спортсмен раскручивает молот;
- сила тяготения — удерживает спутники и планеты на орбитальных траекториях;
- сила трения — заставляет автомобиль поворачивать, не соскальзывая с дороги.
Такая сила не меняет величину скорости, но постоянно поворачивает её направление, заставляя тело двигаться по окружности или по дуге.