Je úhlová rychlost konstantní: Kdy, proč a podrobná fakta

Tento článek odpovídá na otázku, kdy je úhlová rychlost konstantní? Rychlost změny posunutí se nazývá rychlost.

Jednoduše řečeno je to rychlost objektu se směrem. Rychlost souvisí s lineárním pohybem, každá molekula na objektu se pohybuje stejnou rychlostí. Úhlová rychlost se vztahuje k pohybu, při kterém se objekt otáčí kolem své osy.

Co je úhlová rychlost?

Rychlost vektorové rotace jakéhokoli objektu kolem své osy se nazývá úhlová rychlost. Jednoduše řečeno, je to měření toho, jak rychle se mění úhlová poloha objektu.

Z výše uvedené diskuse můžeme odvodit, že úhlová rychlost je konjugátem rychlosti pro úhlový pohyb. Úhlová rychlost je pro úhlový pohyb tím, čím je rychlost pro lineární pohyb. Více o úhlové rychlosti budeme studovat v následujících částech.

Kredity obrázku: DNET na základě rastrové verze vydané pod GFDL, Úhlová rychlost, CC BY-SA 3.0

Vzorec úhlové rychlosti

Jak bylo diskutováno výše, úhlová poloha objektu se mění s časem v úhlovém pohybu. Rychlost, kterou se mění, se nazývá úhlová rychlost. Může být dán jako úhlové členy, stejně jako může být odvozen z termínů používaných také v lineárním pohybu.

Úhlovou rychlost lze zjistit pomocí lineární rychlosti, pokud je znám poloměr pohybu. Podívejme se na různé vzorce úhlového pohybu níže -

Ve vztahu k podmínkám lineárního pohybu - V=rω

kde,

r je poloměr úhlové trajektorie následované objektem

V je lineární rychlost objektu, která je kolmá na kruhovou dráhu

ω je úhlová rychlost objektu

Pokud jde o úhlový pohyb - ω = dθ/dt

kde,

theta je úhlové posunutí objektu

omega je úhlová rychlost předmětu

dt je uvažovaný okamžitý čas

Kdy je úhlová rychlost konstantní?

Když se objekt pohybuje v kruhu stejnou rychlostí, lze odvodit, že má konstantní úhlovou rychlost.

Můžeme tedy říci, že úhlová rychlost objektu je konstantní, když se pohybuje stejnou rychlostí v úhlovém pohybu. Revoluce Země je příkladem konstantního úhlového pohybu. Dokončení pohybu kolem Slunce trvá 365 dní.

Proč je úhlová rychlost konstantní?

Důvodem konstantní úhlové rychlosti je to, že objekt v kruhovém pohybu po celou dobu pokrývá stejné úhlové posunutí.

K tomu dochází, když má objekt stejnou rychlost v průběhu úhlového pohybu. Objekt má stejné projekce posunutí, když se pohybuje konstantní úhlovou rychlostí.

Příklad úhlové rychlosti

Úhlová rychlost je definována pro objekty v úhlovém pohybu. Úhlový pohyb můžeme vidět všude kolem nás. Je běžnou věcí pozorovat úhlové pohyby objektů.

Úhlové pohyby jsou důležité pro naše přežití. Podívejme se na některé příklady úhlového pohybu -

• Veselé kolo - Kolotoč je jízda, při které děti sedí na obvodu jízdy, po zapnutí se jízda začne otáčet kolem svého středu. Děti se také začnou otáčet kolem středu otáčení.
• Revoluce Země– Země obíhá kolem Slunce s časovým úsekem 365 dní. Tohle je příklad úhlového pohybu Země kolem Slunce.
• Rotace Země– Země se otáčí kolem své osy (také nazývaná jako rotace osy). O povrchu Země lze říci, že je v úhlovém pohybu.
• Top na hračky– Vršek hračky se otáčí kolem svého středu otáčení. Následuje úhlový pohyb.
• Stropní ventilátor– Lopatky stropního ventilátoru sledují úhlový pohyb, když je ventilátor zapnutý.
• Baletní tanečnice– Balerína se otáčí s prsty u nohou jako středem otáčení. Rychlost rotace se mění, jak se roztahuje a omezuje pohyby rukou.
• Kámen svázaný nití- Toto je nejčastější příklad úhlového pohybu. Kámen zažívá úhlový pohyb, když je přivázán k niti a otáčen.
• Auto nebo kolo běžící po kruhové cestě– Vozidla zažívají úhlový pohyb při jízdě po kruhové nebo zakřivené dráze.
• Kola automobilů– Kola automobilů sledují úhlový pohyb. Tento pohyb je převeden na lineární pohyb vozidla. 
• Obří kolo– Obří kolo se pohybuje úhlovým pohybem. Kabiny jsou umístěny po obvodu kola. Tyto kabiny sledují úhlový pohyb spolu s kolem.

Typy úhlové rychlosti

Úhlová rychlost se obecně dělí na dva typy. O těchto typech budeme diskutovat s některými příklady z každodenního života v části uvedené níže.

Typy úhlové rychlosti jsou -

• Orbitální úhlová rychlost– Tento typ rychlosti existuje v objektu, když se objekty jako celek točí kolem společného středu rotace. Příkladem, který to nejlépe vysvětluje, je Země obíhající kolem Slunce. Země jako celek sleduje kruhový pohyb kolem Slunce.
• Úhlová rychlost roztočení– Tento typ úhlové rychlosti existuje pro objekt, který se otáčí nebo otáčí kolem svého středu. Všechny částice nebo molekuly objektu se otáčejí se středem objektu jako středem rotace. Nejlepším příkladem pro vysvětlení úhlové rychlosti rotace je rotace Země kolem její rotační osy. Povrch Země (včetně země, řeky a kůry) se točí kolem středu Země. 

Příklad konstantní úhlové rychlosti

Ve výše uvedených částech jsme diskutovali o obecných příkladech úhlové rychlosti. V této části probereme příklady konstantní úhlové rychlosti.

konstantní úhlová rychlost příklady jsou uvedeny níže -

• Revoluce Země kolem Slunce - Protože Zemi trvá stejně dlouho, než dokončí jednu otáčku, můžeme říci, že se pohybuje konstantní úhlovou rychlostí.
• Rotace Země kolem její rotační osy– Země trvá 24 hodin, než dokončí jednu rotaci, i když počet mírně klesá, ale změna je velmi zanedbatelná. Můžeme říci, že sleduje pohyb s konstantní úhlovou rychlostí.
• Ventilátor stejnou rychlostí - Když je regulátor ventilátoru nedotčený a ventilátor se otáčí stejnou rychlostí, můžeme říci, že se ventilátor otáčí konstantní úhlovou rychlostí.
• Revoluce Měsíce kolem Země - Měsíci trvá stejně dlouho, než dokončí jednu otáčku kolem Země, můžeme říci, že sleduje pohyb konstantní úhlovou rychlostí.
• Kola vozidla pohybující se konstantní rychlostí– Když se vozidlo pohybuje konstantní rychlostí, je zřejmé, že se také kola otáčejí konstantní rychlostí nebo konstantní úhlovou rychlostí.

Úhlová rychlost se nezmění, pokud je úhlovému pohybu kladen malý nebo žádný odpor. Bez jakéhokoli odporu mohou předměty snadno dosáhnout úhlové rychlosti pohybu.

Co se stane se zrychlením, když je úhlová rychlost konstantní?

Rychlost změny úhlová rychlost objektu se nazývá úhlové zrychlení. Jak a kdy velikost se mění úhlová rychlost, velikost úhlového zrychlení také změny.

Můžeme tedy říci, že úhlové zrychlení se změní pouze v případě, že dojde ke změně úhlové rychlosti. Pokud nedojde k žádné změně úhlové rychlosti, pak bude úhlové zrychlení nulové.

Převod úhlového pohybu na lineární pohyb

Převod jednoho typu pohybu na jiný je velmi užitečný nástroj, který nám pomáhá provádět různé úkoly. Některé běžně známé příklady, kde můžeme vidět úhlový pohyb převedený na lineární pohyb, jsou uvedeny níže-

• Automobil– Kruhový pohyb kol se převádí na lineární rychlost automobilu.
• Rack a pastorek– Pohyb ozubené tyče a pastorku je příkladem vzájemné konverze lineární pohyb k úhlovému pohybu.
• Hod kladivem– Zatímco sportovec otáčí kladivem, kladivo sleduje úhlový pohyb. Když sportovec pustí kladivo, kladivo začne sledovat parabolickou trajektorii.
• Baller v kriketu-Paže míče sledují úhlový pohyb, míč také kopíruje tento úhlový pohyb. Poté se po uvolnění míče převede na lineární pohyb.
• Odpal golfového míčku– Špička golfové hole sleduje úhlový pohyb. Úhlový pohyb se převede na lineární pohyb, když míč po zásahu sleduje parabolickou dráhu.

Také čtení:

• Rychlost zvuku ve vzduchu 2
• Co je konstantní záporná rychlost
• Jak zjistit rychlost v interferometrii
• Jak zjistit konstantní rychlost
• Jak najít zrychlení pouze s rychlostí
• Jak vypočítat rychlost vlny na struně
• Jak určit rychlost v geofyzice
• Jak najít kinetickou energii bez rychlosti
• Jak měřit rychlost v interakcích neutrin
• Jak zjistit delta rychlost