במהלך תנועה על מעגל אנכי, החלקיק נע בכיוון מעגלי תחת השפעת כוח הכובד הפועל כלפי מטה בכל רגע נתון. השינוי במהירות הרדיאלית במהלך התנועה נובע מהשפעת הכוחות שמתקיימים בתנועה, כאשר כוח הכובד משפיע באופן שונה בנקודות שונות על המעגל. כעת אפרט את הסיבות:

1. כוח הכובד: כוח הכובד פועל תמיד בכיוון מטה, כלומר כלפי מרכז כדור הארץ, אך המיקום היחסי של הכוח ביחס לכיוון התנועה של החלקיק משתנה לאורך המעגל. בנקודות שונות, הכוח הכובד עשוי להאט או להאיץ את התנועה בהתאם לזווית בין הכוח הכובד לתנועת החלקיק.

   • בנקודה העליונה של המעגל, כוח הכובד פועל נגד כיוון התנועה ולכן מאט את החלקיק.
   • בנקודה התחתונה של המעגל, כוח הכובד פועל בכיוון התנועה ולכן מאיץ את החלקיק.

2. אנרגיה מכנית ושימור האנרגיה: בתנועה על מעגל אנכי יש מעבר בין אנרגיה פוטנציאלית ואנרגיה קינטית. בגבהים שונים יש לחלקיק כמויות שונות של אנרגיה פוטנציאלית:

   • כשהחלקיק נמצא בנקודות הגבוהות, האנרגיה הפוטנציאלית גבוהה יותר והמהירות הקינטית נמוכה יותר (כלומר, המהירות הרדיאלית קטנה).
   • כשהחלקיק נמצא בנקודות הנמוכות, האנרגיה הפוטנציאלית קטנה יותר והמהירות הקינטית גבוהה יותר (המהירות הרדיאלית גדלה).

3. כוח מרכזי (צנטריפטלי): הכוח המרכזי הפועל כלפי מרכז המעגל משתנה בהתאם למהירות של החלקיק. ככל שהמהירות גדלה (בנקודות התחתונות של המעגל), גם הכוח המרכזי הדרוש לייצוב התנועה גדל, וכאשר המהירות קטנה (בנקודות העליונות), הכוח המרכזי קטן.

לסיכום, המהירות הרדיאלית משתנה לאורך התנועה מכיוון שכוח הכובד משפיע על האנרגיה הקינטית של החלקיק, ובכך על המהירות. השינוי במהירות תלוי בעיקר במיקום החלקיק על המעגל ובכיוון כוח הכובד ביחס לתנועתו.

הגורם שמשתנה עם התנועה על המעגל: האנרגיה הפוטנציאלית והקינטית של החלקיק, כתוצאה מכוח הכובד.

שאלות נוספות שיכולות לעזור להבנה:

1. איך ניתן לחשב את המהירות בנקודות שונות על המעגל באמצעות חוק שימור האנרגיה?
2. איך הכוח הצנטריפטלי קשור למהירות הרדיאלית במעגל אנכי?
3. מה ההבדל בין כוח משיקי לכוח רדיאלי במעגל אנכי?
4. האם קיימת נקודה בה המהירות הרדיאלית היא אפס, ומה המשמעות של מצב זה?
5. איך התנועה במעגל אנכי מושפעת אם נוסיף כוח חיצוני נוסף, כמו התנגדות או חיכוך?

טיפ: בתנועה מעגלית אנכית חשוב להבין את השפעת חוק שימור האנרגיה, שמחבר בין השינוי בגובה לשינוי במהירות הקינטית של החלקיק.