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 tangenciální rychlost, a představit základní rozdíly mezi nimi.
Co je úhlová rychlost?
Úhlová rychlost je událost popsaná v úhlovém pohybu. Pohyby jako lopatky rotujícího ventilátoru nebo běžícího kola 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 znám jako úhlové posunutí. Rychlost změny úhlového posunu se nazývá úhlová rychlost a rychlost změny úhlové rychlosti se nazývá 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 s úhlovou rychlostí je moment hybnosti. Moment hybnosti se rovná součinu momentu setrvačnosti objektu kolem osy otáčení a úhlové rychlosti. Rotační kinetická energie systému se rovná součinu momentu setrvačnosti a úhlové rychlosti na druhou dělená dvěma. Úhlová rychlost je správná veličina, která nám dává dojem, jak rychle se objekt otáčí. Toto je obvykle označeno ω.
Co je to tangenciální rychlost?
Abychom porozuměli konceptu tangenciální rychlosti, je třeba nejprve porozumět konceptu rychlosti v kartézském souřadnicovém systému. Ve vektorové podobě lze rychlost označit jako rychlost změny polohového vektoru. Pokud objekt sleduje zakřivenou cestu, rychlost objektu se mění v důsledku obojího, rychlosti změny pozičního vektoru a změny směru. Tečná čára ke křivce je přímka, která je rovnoběžná s extrémně malou částí křivky kolem bodu, kde je tečná nakreslena. Okamžitá lineární rychlost objektu se rovná tangenciální rychlosti. V lineárním pohybu, protože tangenciální rychlost a lineární rychlost jsou rovnoběžné, je tangenciální rychlost vždy v přímé linii. U nelineárních pohybů je nutná síla ke změně směru rychlosti objektu. Jednotkou tangenciální 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 s poloměrem r a hmotností m s úhlovou rychlostí ω se tangenciální rychlost rovná 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.
