物理中圓周運(yùn)動(dòng)的多解性問(wèn)題

　　質(zhì)點(diǎn)在以某點(diǎn)為圓心半徑為r的圓周上運(yùn)動(dòng)，即質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)其軌跡是圓周的運(yùn)動(dòng)叫“圓周運(yùn)動(dòng)”。它是一種最常見(jiàn)的曲線運(yùn)動(dòng)。例如電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、車輪、皮帶輪等都作圓周運(yùn)動(dòng)。圓周運(yùn)動(dòng)分為，勻速圓周運(yùn)動(dòng)和變速圓周運(yùn)動(dòng)(如：豎直平面內(nèi)繩/桿轉(zhuǎn)動(dòng)小球、豎直平面內(nèi)的圓錐擺運(yùn)動(dòng))。在圓周運(yùn)動(dòng)中，最常見(jiàn)和最簡(jiǎn)單的是勻速圓周運(yùn)動(dòng)(因?yàn)樗俣仁鞘噶浚詣蛩賵A周運(yùn)動(dòng)實(shí)際上是指勻速率圓周運(yùn)動(dòng))。

　　在物理學(xué)中，圓周運(yùn)動(dòng)(circular motion)是在圓上轉(zhuǎn)圈：一個(gè)圓形路徑或軌跡。當(dāng)考慮一件物體的圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的體積大小可以被忽略，并將其看成一質(zhì)點(diǎn)(在空氣動(dòng)力學(xué)上除外)。

　　圓周運(yùn)動(dòng)的例子有：一個(gè)人造衛(wèi)星跟隨其軌跡轉(zhuǎn)動(dòng)、用繩子連接著一塊石頭并轉(zhuǎn)圈揮動(dòng)、一架賽車在賽道上轉(zhuǎn)彎、一粒電子垂直地進(jìn)入一個(gè)平均磁場(chǎng)、一個(gè)齒輪在機(jī)器中的轉(zhuǎn)動(dòng)(其表面和內(nèi)部任一點(diǎn))、皮帶傳動(dòng)裝置、火車的車輪及拐彎處軌道。

　　圓周運(yùn)動(dòng)以向心力(centripetal force)提供運(yùn)動(dòng)物體所需的加速度。這向心力把運(yùn)動(dòng)物體拉向圓形軌跡的中心點(diǎn)。若果沒(méi)有向心力，物體會(huì)跟隨牛頓第一定律慣性地進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。即使物體速率不變，物體的速度方向也在不停地改變。即勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，線速度改變(方向)，而角速度不變。

　　火車過(guò)彎道：實(shí)際做圓周運(yùn)動(dòng) ，設(shè)計(jì)成外軌比內(nèi)軌稍高，具有向心加速度。

　　勻速圓周運(yùn)動(dòng)與簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的關(guān)系

　　汽車過(guò)拱形橋：也可看作圓周運(yùn)動(dòng)，橋?qū)嚨闹С至?，又因?yàn)槠噷?duì)橋的壓力和橋?qū)ζ嚨闹С至κ且粚?duì)作用力和反作用力，大小相等，所以壓力大小也相等。

　　汽車過(guò)凹形橋：也可看作圓周運(yùn)動(dòng)，橋?qū)嚨闹С至椋驗(yàn)槠噷?duì)橋的壓力和橋?qū)ζ嚨闹С至κ且粚?duì)作用力和反作用力，所以壓力大小也相等。

　　航天器中的失重現(xiàn)象：有人把航天器失重的原因說(shuō)成是它離地球太遠(yuǎn)，從而擺脫了地球引力，這是錯(cuò)誤的。正是由于地球引力的存在，才使航天器連同其他的乘員有可能做環(huán)繞地球的圓周運(yùn)動(dòng)。這里的分析僅僅針對(duì)圓軌道而言。其實(shí)任何關(guān)閉了發(fā)動(dòng)機(jī)，又不受阻力的飛行器的內(nèi)部，都是一個(gè)完全失重的環(huán)境。例如向空中任何方向拋出的容器，其中的所有物體都處于失重狀態(tài)。

　　游樂(lè)場(chǎng)的摩天輪

　　離心運(yùn)動(dòng):做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，由于慣性，總有沿著切線方向飛去的傾向。但它沒(méi)有飛去，這是因?yàn)橄蛐牧υ?ldquo;拉著”它，使它與圓心的距離保持不變。一旦受力突然消失，物體就沿切線方向飛去。除了向心力突然消失這種情況，在合力不足以提供所需的向心力時(shí)，物體雖然不會(huì)沿切線飛去，也會(huì)逐漸遠(yuǎn)離圓心，稱為離心運(yùn)動(dòng)。