Uhlová rýchlosť vs. tangenciálna rýchlosť
Uhlová rýchlosť a tangenciálna rýchlosť sú dva dôležité pojmy v pohybe hmoty. Cieľom tohto článku je opísať dva pojmy, uhlovú rýchlosť a tangenciálnu rýchlosť, a predstaviť základné rozdiely medzi nimi.
Čo je uhlová rýchlosť?
Uhlová rýchlosť je udalosť, o ktorej sa hovorí pri uhlovom pohybe. Pohyby ako lopatky rotujúceho ventilátora alebo bežiaceho kolesa majú uhlový pohyb. Na vysvetlenie uhlového pohybu sa používa radiálny uhol. Jedna strana tohto uhla sa pohybuje s objektom, zatiaľ čo druhá zostáva nehybná vzhľadom na Zem. Uhol je známy ako uhlový posun. Rýchlosť zmeny uhlového posunu je známa ako uhlová rýchlosť a rýchlosť zmeny uhlovej rýchlosti je známa ako uhlové zrýchlenie. Uhlová rýchlosť je vyjadrená buď v radiánoch za sekundu alebo v otáčkach za sekundu. Zmena uhlovej rýchlosti objektu vyžaduje vonkajší čistý krútiaci moment pôsobiaci na systém. Ďalšou vlastnosťou diskutovanou pri uhlovej rýchlosti je moment hybnosti. Moment hybnosti sa rovná súčinu momentu zotrvačnosti objektu okolo osi otáčania a uhlovej rýchlosti. Rotačná kinetická energia systému sa rovná súčinu momentu zotrvačnosti a druhej mocniny uhlovej rýchlosti delenej dvomi. Uhlová rýchlosť je správna veličina, ktorá nám dáva dojem, ako rýchlo sa objekt otáča. Zvyčajne sa to označuje ako ω.
Čo je tangenciálna rýchlosť?
Aby sme pochopili pojem tangenciálnej rýchlosti, musíme najprv pochopiť pojem rýchlosť v karteziánskom súradnicovom systéme. Vo vektorovej forme môže byť rýchlosť označená ako rýchlosť zmeny polohového vektora. Ak objekt sleduje zakrivenú dráhu, rýchlosť objektu sa mení v dôsledku rýchlosti zmeny polohového vektora a zmeny smeru. Dotyková čiara ku krivke je priamka, ktorá je rovnobežná s extrémne malou časťou krivky okolo bodu, v ktorom je dotyčnica nakreslená. Okamžitá lineárna rýchlosť objektu sa rovná tangenciálnej rýchlosti. Pri lineárnom pohybe, keďže tangenciálna rýchlosť a lineárna rýchlosť sú rovnobežné, je tangenciálna rýchlosť vždy v priamej línii. Pre nelineárne pohyby je potrebná sila na zmenu smeru rýchlosti objektu. Jednotkou tangenciálnej rýchlosti sú metre za sekundu. Pre rovnomerný kruhový pohyb, ak je sila medzi objektom a stredom odstránená, objekt má tendenciu pohybovať sa v smere tangenciálnej rýchlosti. Pre objekt pohybujúci sa po kruhovej dráhe s polomerom r a hmotnosťou m s uhlovou rýchlosťou ω sa tangenciálna rýchlosť rovná súčinu polomeru a uhlovej rýchlosti.
Aký je rozdiel medzi uhlovou rýchlosťou a tangenciálnou rýchlosťou?
• Uhlová rýchlosť je uhlová vlastnosť, ktorá sa meria v radiánoch za sekundu.
• Tangenciálna rýchlosť je lineárna vlastnosť meraná v metroch za sekundu.
• Pre daný polomer sú uhlová rýchlosť a tangenciálna rýchlosť úmerné.
