Úhlová rychlost vs. tangenciální rychlost
Úhlová rychlost a tangenciální rychlost jsou dva důležité pojmy v pohybech hmoty. Cílem tohoto článku je popsat dva pojmy, úhlovou rychlost a tečnou rychlost, a představit základní rozdíly mezi nimi.
Co je to úhlová rychlost?
Úhlová rychlost je událost diskutovaná při úhlovém pohybu. Pohyby jako lopatky rotujícího ventilátoru nebo běžící kolo mají úhlový pohyb. K vysvětlení úhlového pohybu se používá radiální úhel. Jedna strana tohoto úhlu se pohybuje s objektem, zatímco druhá zůstává nehybná vzhledem k Zemi. Úhel je známý jako úhlové posunutí. Rychlost změny úhlového posunutí je známá jako úhlová rychlost a rychlost změny úhlové rychlosti je známá jako úhlové zrychlení. Úhlová rychlost je vyjádřena buď v radiánech za sekundu nebo v otáčkách za sekundu. Změna úhlové rychlosti objektu vyžaduje vnější čistý točivý moment působící na systém. Další vlastností diskutovanou u úhlové rychlosti je moment hybnosti. Moment hybnosti je roven součinu momentu setrvačnosti předmětu kolem rotační osy a úhlové rychlosti. Rotační kinetická energie systému je rovna součinu momentu setrvačnosti a druhé mocniny úhlové rychlosti dělené dvěma. Úhlová rychlost je správná veličina, která nám dává dojem, jak rychle se objekt otáčí. To je obvykle označeno ω.
Co je tangenciální rychlost?
Abychom pochopili koncept tečné rychlosti, musíme nejprve porozumět konceptu rychlosti v kartézském souřadnicovém systému. Ve vektorové formě lze rychlost označit jako rychlost změny polohového vektoru. Pokud objekt sleduje zakřivenou dráhu, mění se rychlost objektu v důsledku jak rychlosti změny polohového vektoru, tak změny směru. Tečna ke křivce je přímka, která je rovnoběžná s extrémně malou částí křivky kolem bodu, ve kterém je tečna nakreslena. Okamžitá lineární rychlost objektu je rovna tečné rychlosti. Při lineárním pohybu, protože tangenciální rychlost a lineární rychlost jsou rovnoběžné, je tangenciální rychlost vždy v přímé linii. Pro nelineární pohyby je ke změně směru rychlosti objektu zapotřebí síla. Jednotkou tečné rychlosti jsou metry za sekundu. Pro rovnoměrný kruhový pohyb, pokud je síla mezi objektem a středem odstraněna, má objekt tendenci se pohybovat ve směru tangenciální rychlosti. Pro objekt pohybující se po kruhové dráze o poloměru r a hmotnosti m s úhlovou rychlostí ω je tangenciální rychlost rovna součinu poloměru a úhlové rychlosti.
Jaký je rozdíl mezi úhlovou rychlostí a tangenciální rychlostí?
• Úhlová rychlost je úhlová vlastnost, která se měří v radiánech za sekundu.
• Tangenciální rychlost je lineární vlastnost měřená v metrech za sekundu.
• Pro daný poloměr jsou úhlová rychlost a tangenciální rychlost úměrné.
