الحركة الدورانية المنتظمة (Uniform Circular Motion)

دوران جسم بسرعة خطية ثابتة (v) بمدار معين وينصف قطر (r) فسوف يولد تسارع مركزي للجسم (Centripetal acceleration) (a_r) نحو محور الدوران حيث يمكن حساب قيمته بدلالة سرعة الجسم الخطية ونصف قطر الدوران وكما يلي:

ورغم أن اتجاه متجه السرعة الجسم الخطي يتغير باستمرار، فإن متجه التسارع المركزي a_r يكون دائماً عمودياً على متجه السرعة الخطية. فلو افترضنا حالة دوران جسم معلق بحبل طوله (r) بسرعة خطية ثابتة (v) حول محور دوران معين، فإن ممانعة الجسم (The Inertia) تجعل الجسم يحاول أن يستمر بحركته الخطية ولكن ارتباط الجسم بالحبل سوف ينشأ قوة تجعل الجسم يسلك مساراً دائرياً، ويكون متجه القوة تلك دائماً باتجاه محور الدوران ويرمز لها بالرمز (F_r) وتسمى بالقوة المركزية (F_r) تعطى بالقانون التالي:

وسوف نتطرق إلى مجموعة من الامثلة على الحركة الدورانية والقوة المركزية سوف نتعرف على تطبيق قانون نيوتن الثاني على الحركة الدورانية لكل منها وكما يلي:

1- عند دوران أن سيارة في طريق دائري بسرعة ثابتة سوف تتولد قوة مركزية تحاول أن تجذب السيارة نحو مركز الدوران بشكل يمنعها من الانفلات إلى خارج الطريق ولقد وجد أن قيمة  تلك القوة المتولدة مساوية إلى قوة الاحتكاك الساكنة بين عجلات العربة والطريق حيث:

F_r = f_s

2- عند دوران جسم في الفضاء حول الكرة الأرضية بسرعة ثابتة فسوف تتولد قوة مركزية تجعله يدور ضمن مدار دائري ثابت حول الأرض وتكون قيمة تلك القوة مساوية إلى قوة الجذب المركزي التي تتولد بين الجسم وكوكب الأرض حيث:

حيث (K) يمثل شابت الجذب العام، (m₁) تمثل كتلة الجسم، (M₂) تمثل كتلة الأرض، (r) تمثل المسافة بين الجسم ومركز الأرض.

3- عند دوران جسم مرتبط بحبل بسرعة ثابتة حول مركز دوران محدد فسوف تتولد قوة مركزية تكون قيمتها مساوية إلى قوة الشد في الحبل حيث: