15 Příklady úhlové rychlosti

Úhlová rychlost je úhlové posunutí tělesa na ose za čas během kruhového pohybu nebo oscilace. Příklady úhlové rychlosti v každodenním životě jsou:

• Ruské kolo
• Závodní auto na závodní dráze
• Země revoluce
• Kámen svázaný provazem a točící se dokola
• Stropní a elektrický ventilátor
• Jednoduché kyvadlo
• Kola
• Ručičky hodin
• Listy vrtulníku
• Pohyb elektronů kolem jádra
• Družice obíhající kolem planet
• Elektrický šlehač
• Pračka 
• Yo-yo
• Houpat se

Ruské kolo

Ruské kolo se pohybuje kruhovým pohybem. Díky rotaci se mění její úhel a dosahuje úhlové rychlosti. Většinu času úhlová rychlost zůstává konstantní, to znamená, že se pohybuje rovnoměrnou rychlostí, ale v horní a spodní poloze se rychlost zrychluje. Kvůli změnám v rychlosti, které vedou k dostředivému zrychlení, se jezdec cítí těžký nebo lehký ve spodní a horní poloze. Ruské kolo je základním příkladem objektu pohybujícího se kruhovým pohybem s úhlovou rychlostí. 

Závodní auto na závodní dráze

Když se těleso pohybuje po přímé dráze, má pouze lineární složku rychlosti. Ale když si vezmeme příklad závodního auta běžícího na závodní dráze, pak se do akce dostane i úhlová rychlost. Závodní dráhy jsou kruhové nebo mají oblouky. Když se vůz otočí na dráze, úhel se mění s časem, a proto vůz dosáhne úhlové rychlosti. 

Země revoluce

Země a všechny ostatní planety obíhají kolem Slunce po kruhové dráze. Když otáčejí svou fázi, to je úhel se neustále mění s příslušným časem. To vede ke vzniku orbitální úhlové rychlosti na Zemi a nebeských tělesech, která se točí kolem Slunce. Jak se planety přibližují ke Slunci, jejich úhlová rychlost se zvyšuje. To je způsobeno zvýšením gravitační síly, a proto pro udržení momentu hybnosti úhlová rychlost stoupá.  

Skála svázaná lanem a předení kolem

Když se kámen svázaný lanem nebo provázkem roztočí, obíhá krouživým pohybem. Díky tomu se úhel skály neustále mění s časem. Úhlový posun vede k rozvoji úhlové rychlosti rotující horniny. Tato rychlost je vždy přímá podél osy otáčení. The dostředivá síla tlačí skálu k získání úhlové rychlosti a umožňuje jejich roztočení. Pro dosažení maximální úhlové rychlosti je potřeba struna s kratší délkou a naopak. Moment hybnosti horniny zůstává zachován v každém bodě pohybu.

Stropní a elektrický ventilátor

Při zapnutí stropních nebo elektronických ventilátorů se začnou otáčet. Točí se krouživým pohybem a dokončuje cykly. Úhlová rychlost ventilátoru se měří jako otáčky, které ventilátor dokončí za daný čas. Zvyšováním a snižováním otáček se mění úhlová rychlost ventilátoru. Když se rychlost změní, ventilátor získá úhlové zrychlení. 

Jednoduché kyvadlo

Jednoduché kyvadlo je malý bob visící na nehmotném provázku. Při nárazu na bob začne kyvadlo oscilovat ze střední polohy do krajních bodů na obou koncích. Kyvadlo při oscilaci neustále mění fázi, což vede k úhlové rychlosti. Úhlová rychlost je stejný pojem jako lineární rychlost, rozdíl je v typu pohybu. Úhlová rychlost kyvadla není nikdy konstantní. Když dosáhne koncových bodů, rychlost má tendenci k 0, ale nikdy se nestane zcela zanedbatelnou. U kyvadla je třeba dávat pozor, aby nedošlo k záměně úhlové rychlosti s úhlovou frekvencí. 

Kola

Rotace a pohyb kol je nejběžnějším příkladem úhlové rychlosti v každodenním životě. Kola se stále otáčejí na pevné ose a neustále mění fázi. Úhlová rychlost se vypočítá vydělením změny úhlu časem. Úhlová složka rychlosti kola je také určena zadáním otáčky dokončené rotujícím kolem. Jedna otáčka kola se rovná 2π. Nyní předpokládejme, že kolo dokončí 6 otáček za minutu, pak by úhlová rychlost byla 12π radiánů za minutu.  

Ručičky hodin

Minutová a vteřinová ručička hodin se celý den otáčí v pevné ose. V důsledku jejich rotace se jejich úhel mění v závislosti na čase. Obě jejich rychlosti se liší, protože v daném čase dokončí různý počet otáček. Poskytuje představu o tom, jak rychle se pohybují ručičky hodin. 

Listy vrtulníku

Lopatky vrtulníku se začnou otáčet při startování motoru. Při rotaci nože změní úhel a dokončí cyklus. Počet cyklů, které dokončí za daný čas, představuje úhlovou rychlost vrtulníku. Díky této rychlosti se vrtulník pohybuje nahoru. Lopatky se otáčejí úhlovou rychlostí, která tlačí vzduch dolů a zvedá vrtulník. 

Pohyb elektronů kolem jádra

V atomu záporná subatomární částice, tj. elektrony, obíhají kolem jádra po jednotné kruhové dráze. Pohybují se úhlovou rychlostí, která zůstává konstantní po celou dobu pohybu. Elektrony tedy při otáčení nevyzařují energii. Úhlová složka rychlosti elektronu je nepřímo úměrná jeho orbitálnímu číslu. Elektrony, které jsou blíže k jádru, budou mít větší úhlovou rychlost než ty, které jsou dále od jádra. Spolu s revolucí se elektrony dále točí kolem své vlastní osy, což také přispívá k jejich úhlové rychlosti. 

Družice obíhající kolem planet

Pohyb satelitů kolem planet je analogický s rotací elektronů kolem Slunce nebo můžeme říci naopak. Satelit obíhá po kruhové dráze kolem planet, aby o nich poskytl informace. Když se otáčejí, objeví se úhlová rychlost, která pomáhá v jejich pohybu. Když se změní úhlová rychlost satelitu, pak se generuje úhlové zrychlení. Aby se udržela v pohybu na oběžné dráze, rychlost satelitu zůstává téměř konstantní. 

Elektrický šlehač

Elektrický šlehač je další zařízení, které má úhlovou složku rychlosti. Když šlehač zapneme, jeho čepel se začne otáčet na ose. Tato rotace vede k úhlové rychlosti elektrického šlehače. Čím větší úhlová rychlost, tím větší by byla intenzita, se kterou by se čepel pohybovala a rychleji by byl produkt šlehán. 

Pračka 

Pračka je dalším příkladem úhlové rychlosti. Když je stroj v provozu, otáčí se a otáčí na pevné ose. Rovnoměrný kruhový pohyb uvádí do činnosti úhlovou rychlost. Dostředivá síla a úhlová rychlost přispívají k mechanismu pračky. 

Yo-yo

Yo-yo je jednoduchá hračka, která se houpe díky své úhlové rychlosti. Když hodíme jojo, začne se houpat a točit, aby vylezlo na provázek. Jeho úhlová rychlost se neustále mění, a proto se úhlově zrychluje. 

Houpat se

Houpačky v dětském parku jsou také příkladem úhlové rychlosti. Houpe se tam a zpět v nepřetržitých intervalech. Při pohybu vpřed svírá úhel a se stejným úhlem se pohybuje dozadu. Změna úhlu vede ke vzniku úhlové rychlosti švihu. Jak úhlová, tak lineární složka rychlosti pomáhá při houpání.