角速度单位(角速度的单位符号)

2022-05-27 20:25:09 发布:网友投稿
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角速度单位(角速度的单位符号)

切向速度是在与曲线中运动的物体相切的任何点上测量的。因此,角速度ω和切向速度Vt之间的关系可以表示为Vt =ωr,其中r是曲线运动的半径。在任何时候测得的圆周运动的分量是切向速度。顾名思义,切向速度描述的是物体沿圆的运动,它总是与圆相切。

众所周知,从行驶的汽车上跳下来是非常危险和令人兴奋的。孩子们可能会在9岁的时候感受到从旋转木马上跳下来的感觉——如果你的兄弟姐妹没有把你踢开的话。除了感受到一秒钟的恐惧和大地的气息,我常常在想,为什么我从边缘飞得比孩子从中间飞得更远。

闲话少了,让我们进入本文的主题:切向速度!

首先,什么是切线?

切线是与函数上的一点接触的直线。这里的函数,定义为任意非线性曲线,代表一个方程——平面直角坐标系中X和Y的关系。

例如,考虑最熟悉的曲线:圆。圆是由标准方程定义的。这意味着对于一个固定的半径r,x和y的指定值会画出一条漂亮的弧线,就像在蛇的末端一样。

图:以原点为中心的圆。

为了简单,我考虑一个圆心在原点的圆,也就是它的圆心在(0,0),这里R是半径,也就是原点到圆周的距离。

插图:非线性路径每侧的切线。

顾名思义,切向速度描述的是物体沿圆的运动,圆内任意一点的方向总是与圆相切。然而,这一概念并不限于匀速圆周运动,而是也适用于所有非线性运动。如果物体通过非线性曲线从A点到B点移动,红色箭头表示轨迹上每个点的切向速度。

让我们继续研究这个圈子。

切向速度公式

首先计算角位移Q,它是圆弧轨迹S的长度与做圆周运动的物体的半径R之比,即从圆心开始连接到圆弧投影两端的两条线之间的角部,单位为弧度。

角速度是物体角位移的变化率,用ω表示,其标准单位为弧度/秒(rad/s)。与线速度不同,它仅适用于圆周运动,圆周运动本质上是角位移扫描的速率。

说明:匀速圆周运动中线速度或切向速度的推导。

角速度的线性分量是线速度,即物体线性位移的变化率。线位移是上述圆弧轨迹的长度,半径r和角位移q的乘积的导数是物体的线速度。半径是常数,不包括在计算中;物体的线速度是角速度和圆弧轨迹半径的乘积。

圆形物体在任何时刻的线速度都等于它的切向速度!

线速度也可以用周期来定义。如果将物体绕一个圆旋转所需的时间定义为一个周期,则其圆周运动的速度为s/t(距离/时间)。

图解:线速度或切向速度v与周期t关系的推导

t的倒数称为频率,频率是每秒的周期数,用f表示,2pf的乘积称为角频率,角频率用w表示,这有助于我们得到之前的结果。

矢积

注意,切向速度是一个既有大小又有方向的矢量。标准符号上方的箭头表示矢量。即使切向速度的方向不断变化,矢量积也是不变的。所有的矢量都可以写成两个矢量的矢量积,即两个矢量的长度和它们之间的正弦角的乘积。向量乘积的方向垂直于原始的两个向量。

说明:切向速度为什么不随方向变化而变化?也就是说,任意一点的切向速度值相同,但方向不同。

我们需要计算的矢量积是半径r和角速度ω。根据右手定则,如果用右手握住转轴,手指沿着物体的旋转方向旋转,拇指指向角速度方向,显然与半径垂直。而且因为90度角的正弦值是1,所以在圆周上任意一点得到的矢量积都会一直保持不变。

有趣的是,物体在圆周和圆周上的角速度相同,但切向速度不同。如其公式所示。这是因为半径不同。因此,从旋转木马飞出来的人比从里面飞出来的人速度更快,摔得更远。

说明:离圆心越远,线速度越大。

为什么要研究这个问题?

切向速度适用于许多情况,包括所有非线性运动。例如,秋千或卫星(或地球本身)偏离其圆形轨道的突然跳跃。或者卫星地球的圆周运动发生在一个神秘的区域,在这个区域,向内拉动它的向心力被推动它直线前进的线速度抵消。

说明:由于地球的线速度或切向速度,地球也成比例空。

但是,如果地球或太阳突然消失,我们的圆周运动就会停止,我们会因为线速度而立即被抛入深渊空。当引力消失后,我们会画一条直线,这就是切线。

参考数据

1.维基百科全书

2.天文术语

3.Domi- sciabc

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