圆周运动的基本公式包括线速度、角速度、周期、转速、向心力和向心加速度等。以下是这些公式的详细列表:
线速度 (v):
定义式: $v = \frac{s}{t}$
与周期关系: $v = \frac{2\pi r}{T}$
与频率关系: $v = 2\pi f r$
与转速关系: $v = 2\pi n r$
角速度 (ω):
定义式: $\omega = \frac{\theta}{t}$
与周期关系: $\omega = \frac{2\pi}{T}$
与频率关系: $\omega = 2\pi f$
与转速关系: $\omega = 2\pi n$
周期 (T):
与线速度关系: $T = \frac{2\pi r}{v}$
与角速度关系: $T = \frac{2\pi}{\omega}$
转速 (n):
与周期关系: $n = \frac{1}{T}$
与线速度关系: $n = \frac{v}{2\pi r}$
与角速度关系: $n = \frac{\omega}{2\pi}$
向心力 (F_c):
定义式: $F_c = m \omega^2 r$
也可以表示为: $F_c = m \frac{v^2}{r}$
与周期关系: $F_c = m \frac{4\pi^2 r}{T^2}$
与频率关系: $F_c = m \frac{4\pi^2 r}{T^2 f^2}$
向心加速度 (a_c):
定义式: $a_c = r \omega^2$
也可以表示为: $a_c = \frac{v^2}{r}$
与周期关系: $a_c = r \left( \frac{2\pi}{T} \right)^2$
与频率关系: $a_c = r \left( \frac{2\pi}{T} \right)^2 f^2$
过最高点时的最小速度 (v_{max}):
对于无杆支撑的情况: $v_{max} = \sqrt{gr}$
这些公式涵盖了圆周运动中的主要物理量及其关系,适用于匀速圆周运动和变速圆周运动。在使用这些公式时,请确保所有单位都是一致的。