Różnica między prędkością kątową a prędkością styczną

Prędkość kątowa a prędkość styczna

Prędkość kątowa i prędkość styczna to dwa ważne pojęcia w ruchach 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 napędzającego, mają ruch kątowy. Kąt promieniowy służy do wyjaśnienia ruchu kątowego. Jedna strona tego kąta porusza się wraz z przedmiotem, podczas gdy druga pozostaje nieruchoma względem ziemi. Kąt ten jest znany jako przesunięcie kątowe. Szybkość zmiany przesunięcia kątowego jest znana jako prędkość kątowa, a szybkość zmiany prędkości kątowej jest znana jako przyspieszenie kątowe. Prędkość kątowa jest wyrażana albo w radianach na sekundę, albo w obrotach na sekundę. Zmiana prędkości kątowej obiektu wymaga zewnętrznego momentu obrotowego netto działającego na układ. Inną właściwością omawianą z prędkością kątową jest moment pędu. Pęd kątowy jest równy iloczynowi momentu bezwładności obiektu wokół osi obrotu i prędkości kątowej. Energia kinetyczna obrotu układu jest równa iloczynowi momentu bezwładności i kwadratowej prędkości kątowej podzielonej przez dwa. Prędkość kątowa jest odpowiednią wielkością, która daje nam wrażenie, jak szybko obiekt się obraca. Zazwyczaj 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 określić jako szybkość zmiany wektora pozycji. Jeśli obiekt podąża zakrzywioną ścieżką, prędkość obiektu zmienia się zarówno z powodu szybkości zmiany wektora położenia, jak i zmiany kierunku. Linia styczna do krzywej jest linią prostą równoległą 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 wymagana jest siła, aby zmienić kierunek prędkości obiektu. Jednostką prędkości stycznej są metry na sekundę. W przypadku równomiernego ruchu kołowego, jeśli siła między przedmiotem a środkiem zostanie usunięta, obiekt ma tendencję do poruszania się w kierunku prędkości stycznej. Dla obiektu poruszającego się po ścieżce kołowej o promieniu ri masie mz prędkością kątową ω, prędkość styczna jest równa promieniu i iloczynowi prędkości kątowej.