การเร่งความเร็วเชิงมุมคืออะไร?

Earth เสร็จสิ้นการปฏิวัติหนึ่งรอบดวงอาทิตย์ 360 องศา (2πเรเดียน) ทุก ๆ 365.24 วัน ซึ่งหมายความว่ามุมที่เกิดจากเส้นจินตภาพที่เชื่อมโลกกับดวงอาทิตย์เปลี่ยนแปลงน้อยกว่า 1 องศา (π / 180 เรเดียน) ต่อวันเล็กน้อย นักวิทยาศาสตร์ใช้คำว่า angular velocity เพื่ออธิบายการเคลื่อนที่ของเส้นจำนวนจินตภาพ การเร่งความเร็วเชิงมุมของวัตถุเท่ากับอัตราที่การเปลี่ยนแปลงความเร็วนี้

การเร่งความเร็วเชิงมุมขึ้นอยู่กับจุดอ้างอิงที่เลือก เส้นจำนวนจินตภาพที่เชื่อมต่อโลกกับดวงอาทิตย์เปลี่ยนความเร็วเชิงมุมของมันช้ากว่าเส้นจินตภาพที่เชื่อมโลกกับใจกลางกาแลคซี เมื่อพูดถึงการเร่งความเร็วเชิงมุมไม่จำเป็นต้องให้วัตถุที่มีคำถามเคลื่อนที่ในเส้นทางที่สมบูรณ์รอบ ๆ จุดอ้างอิง เราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับการเปลี่ยนความเร็วเชิงมุมของรถคันหนึ่งด้วยความเคารพต่ออีกหรืออะตอมไฮโดรเจนสั่นสะเทือนเมื่อเทียบกับอะตอมออกซิเจนขนาดใหญ่ในโมเลกุลของน้ำ

ในศัพท์แสงของฟิสิกส์การเร่งความเร็วเป็นปริมาณเวกเตอร์เสมอโดยไม่คำนึงว่ามันจะเป็นเชิงเส้นหรือเชิงมุม หากรถเคลื่อนที่ไปทางขวาด้วยอัตรา 33 ฟุต / วินาที (10 ม. / วินาที) บนเบรกจะหยุดหลังจาก 2 วินาทีนักวิทยาศาสตร์จะอธิบายถึงอัตราเร่งเชิงเส้นเฉลี่ยของรถว่า <-16.5, 0, 0> ft / s 2 (<-5,0,0> m / s 2 ) เมื่ออธิบายความเร่งเชิงมุมการเคลื่อนที่ทวนเข็มนาฬิกาจะถือว่าเป็นบวกและการหมุนตามเข็มนาฬิกาเป็นลบ

นักวิทยาศาสตร์ใช้อักษรกรีกอัลฟา α เพื่อแสดงความเร่งเชิงมุม ตามแบบแผนเวกเตอร์จะเป็นตัวหนาและค่าสเกลาร์ของพวกมันจะถูกใช้แทนแบบอักษรที่ไม่ใช่ตัวหนา ดังนั้น α หมายถึงขนาดของมัน ความเร่งเชิงมุมสามารถเขียนในส่วนประกอบได้เช่น < a, b, c > โดยที่ a คือความเร่งเชิงมุมรอบแกน x, b คือความเร่งรอบแกน y และ c คือความเร่งรอบแกน z

ปริมาณเชิงเส้นทั้งหมดที่ใช้อธิบายวัตถุหรือระบบในกลศาสตร์ของนิวตันมีแอนะล็อกเชิงมุม รุ่นเชิงมุมของนิวตันที่มีชื่อเสียง F = m a คือ τ = I α โดยที่ τ คือแรงบิดและ ฉัน เป็นโมเมนต์ความเฉื่อยสำหรับระบบ สองปริมาณหลังนี้มีค่าเท่ากับแรงเชิงมุมและมวลตามลำดับ

ในการตั้งค่าบางอย่างการเร่งความเร็วเชิงมุมของระบบรอบแกนเกี่ยวข้องกับการเร่งความเร็วเชิงเส้นของระบบผ่านอวกาศ ตัวอย่างเช่นระยะทางที่ลูกบอลกลิ้งในเวลาที่กำหนดนั้นสัมพันธ์กับความรวดเร็วของพื้นผิวด้านนอกที่หมุนรอบศูนย์กลางของมันตราบใดที่ลูกบอลถือว่าลูกบอลไม่ลื่นหรือลื่นไถล ดังนั้นความเร็วเชิงเส้นของบอล, s , จะต้องเกี่ยวข้องกับความเร็วเชิงมุม ω โดยสูตร s = ωr , โดยที่ r คือรัศมีของลูกบอล ดังนั้นขนาดของความเร่งเชิงเส้นต้องสัมพันธ์กับ α โดย a = αr