Kulmanopeus vs tangentiaalinen nopeus
Kulmanopeus ja tangentiaalinen nopeus ovat kaksi tärkeää käsitettä aineen liikkeissä. Tämän artikkelin tarkoituksena on kuvata kaksi käsitettä, kulmanopeus ja tangentiaalinen nopeus, ja esitellä niiden väliset peruserot.
Mikä on kulmanopeus?
Kulmanopeus on tapahtuma, josta keskustellaan kulmaliikkeessä. Liikkeet, kuten pyörivän tuulettimen tai juoksupyörän siivet, ovat kulmikkaita. Säteittäistä kulmaa käytetään selittämään kulmaliikettä. Tämän kulman toinen puoli liikkuu kohteen mukana, kun toinen pysyy paikallaan suhteessa maahan. Kulma tunnetaan kulmasiirtymänä. Kulmasiirtymän muutosnopeus tunnetaan kulmanopeudena ja kulmanopeuden muutosnopeus kulmakiihtyvyydeksi. Kulmanopeus ilmaistaan joko radiaaneina sekunnissa tai kierroksina sekunnissa. Kohteen kulmanopeuden muutos vaatii järjestelmään vaikuttavan ulkoisen nettovääntömomentin. Toinen kulmanopeuden yhteydessä käsitelty ominaisuus on kulmamomentti. Kulmamomentti on yhtä suuri kuin kappaleen hitausmomentti pyörimisakselin suhteen ja kulmanopeuden tulo. Järjestelmän pyörimiskineettinen energia on yhtä suuri kuin hitausmomentin ja kulmanopeuden neliö jaettuna kahdella. Kulmanopeus on oikea suure, joka antaa meille vaikutelman siitä, kuinka nopeasti esine pyörii. Tämä on yleensä merkitty ω.
Mikä on tangentiaalinen nopeus?
Tangentiaalisen nopeuden käsitteen ymmärtämiseksi on ensin ymmärrettävä nopeuden käsite suorakulmaisessa koordinaattijärjestelmässä. Vektorimuodossa nopeus voidaan ilmaista paikkavektorin muutosnopeudena. Jos kohde seuraa kaarevaa polkua, kohteen nopeus muuttuu johtuen sekä sijaintivektorin muutosnopeudesta että suunnanmuutoksesta. Käyrän tangentti on suora viiva, joka on yhdensuuntainen erittäin pienen käyrän osan kanssa tangentiaalin piirtämispisteen ympärillä. Kohteen hetkellinen lineaarinopeus on yhtä suuri kuin tangentiaalinen nopeus. Lineaarisessa liikkeessä, koska tangentiaalinen nopeus ja lineaarinopeus ovat yhdensuuntaiset, tangentiaalinen nopeus on aina suorassa linjassa. Epälineaarisiin liikkeisiin tarvitaan voima, joka muuttaa kohteen nopeuden suuntaa. Tangentiaalisen nopeuden yksikkö on metriä sekunnissa. Tasaista ympyräliikettä varten, jos kohteen ja keskustan välinen voima poistetaan, esine pyrkii liikkumaan tangentiaalisen nopeuden suuntaan. Esineen, joka liikkuu ympyrämäistä rataa säteellä r ja massalla m, jonka kulmanopeus on ω, tangentiaalinen nopeus on yhtä suuri kuin säteen ja kulmanopeuden tulo.
Mitä eroa on kulmanopeudella ja tangentiaalisella nopeudella?
• Kulmanopeus on kulmaominaisuus, joka mitataan radiaaneina sekunnissa.
• Tangentiaalinen nopeus on lineaarinen ominaisuus mitattuna metreinä sekunnissa.
• Tietyllä säteellä kulmanopeus ja tangentiaalinen nopeus ovat verrannollisia.
