Il moto circolare uniforme è quando un oggetto si muove a velocità costante attorno a un cerchio perfetto. Gli esempi perfetti sono molto rari nel mondo fisico, ma le approssimazioni includono un cavaliere su una giostra o un pendolo che si muove in un cerchio parallelo al suolo. Mentre i pianeti e le lune sono spesso citati come esempi di moto circolare uniforme, la maggior parte delle orbite planetarie sono ellittiche e non soddisfano né il requisito che la velocità rimanga sempre la stessa né che il movimento debba essere circolare.
L’aspetto chiave del movimento circolare uniforme è che la direzione dell’oggetto cambia mentre la velocità con cui l’oggetto si muove rispetto all’ambiente rimane la stessa. Nella terminologia fisica, la velocità con cui un oggetto si muove nello spazio è nota come “velocità”, mentre il termine “velocità” descrive contemporaneamente sia la velocità di movimento che la direzione del movimento. Per un moto circolare uniforme, quindi, la velocità cambia mentre la velocità è costante.
Nel moto circolare non uniforme, al contrario, mentre l’oggetto si muove ancora in un percorso circolare, la velocità non è costante. Ad esempio, un’auto che rallenta entrando in una curva e poi accelera uscendo si muove in una parte di un percorso circolare, ma poiché la velocità dell’auto cambia, non è un movimento circolare uniforme.
Il movimento circolare uniforme è causato da qualcosa chiamato forza centripeta. Una forza è una spinta o una trazione; la forza centripeta è la particolare forza che fa sì che un oggetto continui a muoversi in cerchio. Impedisce all’oggetto di andare in linea retta tirandolo verso il centro del cerchio, cambiando la direzione dell’oggetto e quindi la sua velocità. Tuttavia, la forza centripeta non spinge o tira nella direzione in cui l’oggetto si sta muovendo, quindi la velocità rimane invariata. Nel moto circolare uniforme, questa forza centripeta ha sempre la stessa grandezza, che è ciò che mantiene l’oggetto in movimento in un cerchio rispetto a una forma diversa.
Per esaminare un caso campione, c’è una giostra in cui i cavalieri sono legati all’interno di un grande cilindro rotante. Quando il cilindro si muove a una velocità impostata, quei motociclisti sono in movimento circolare uniforme. La forza centripeta che li spinge verso l’interno può essere percepita nella pressione esercitata dalle pareti del cilindro contro di essi. Se il cilindro scomparisse improvvisamente, i piloti partirebbero in linea retta. Fortunatamente, la spinta del cilindro costringe il loro movimento ad essere invece circolare.