Prędkość kątowa a prędkość styczna
Prędkość kątowa i prędkość styczna to dwa ważne pojęcia dotyczące ruchów materii. Celem tego artykułu jest opisanie dwóch pojęć, prędkości kątowej i prędkości stycznej, oraz przedstawienie podstawowych różnic między nimi.
Co to jest prędkość kątowa?
Prędkość kątowa jest zdarzeniem omawianym w ruchu kątowym. Ruchy, takie jak łopatki obracającego się wentylatora lub koła jezdnego, mają ruch kątowy. Kąt promieniowy służy do wyjaśnienia ruchu kątowego. Jedna strona tego kąta porusza się wraz z obiektem, podczas gdy druga pozostaje nieruchoma względem ziemi. Kąt jest znany jako przemieszczenie kątowe. Szybkość zmiany przemieszczenia kątowego nazywana jest prędkością kątową, a szybkość zmiany prędkości kątowej nazywana jest przyspieszeniem kątowym. Prędkość kątowa jest wyrażana w radianach na sekundę lub w obrotach na sekundę. Zmiana prędkości kątowej obiektu wymaga zewnętrznego momentu obrotowego netto działającego na system. Kolejną właściwością omawianą z prędkością kątową jest moment pędu. Moment pędu jest równy iloczynowi momentu bezwładności obiektu względem osi obrotu i prędkości kątowej. Energia kinetyczna obrotu układu jest równa iloczynowi momentu bezwładności i prędkości kątowej kwadratowej podzielonej przez dwa. Prędkość kątowa to właściwa wielkość, która daje nam wrażenie, jak szybko obraca się obiekt. Zwykle jest to oznaczone przez ω.
Co to jest prędkość styczna?
Aby zrozumieć pojęcie prędkości stycznej, należy najpierw zrozumieć pojęcie prędkości w kartezjańskim układzie współrzędnych. W postaci wektorowej prędkość można oznaczyć jako szybkość zmiany wektora położenia. Jeśli obiekt porusza się po zakrzywionej ścieżce, prędkość obiektu zmienia się z powodu zarówno szybkości zmiany wektora pozycyjnego, jak i zmiany kierunku. Styczna do krzywej to prosta równoległa do bardzo małej części krzywej wokół punktu, w którym narysowana jest styczna. Chwilowa prędkość liniowa obiektu jest równa prędkości stycznej. W ruchu liniowym, ponieważ prędkość styczna i prędkość liniowa są równoległe, prędkość styczna jest zawsze w linii prostej. W przypadku ruchów nieliniowych do zmiany kierunku prędkości obiektu wymagana jest siła. Jednostką prędkości stycznej są metry na sekundę. W przypadku jednostajnego ruchu okrężnego, jeśli siła między obiektem a środkiem zostanie usunięta, obiekt ma tendencję do poruszania się w kierunku prędkości stycznej. W przypadku obiektu poruszającego się po torze kołowym o promieniu r i masie m z prędkością kątową ω, prędkość styczna jest równa iloczynowi promienia i prędkości kątowej.
Jaka jest różnica między prędkością kątową a prędkością styczną?
• Prędkość kątowa to właściwość kątowa mierzona w radianach na sekundę.
• Prędkość styczna to właściwość liniowa mierzona w metrach na sekundę.
• Dla danego promienia prędkość kątowa i prędkość styczna są proporcjonalne.
