Чтобы рассмотреть понятия угловая скорость и угловое ускорение, необходимо произвести некоторые построения ознакомиться со следующими понятиями:
- Угловая скорость
- Равномерное вращение. Угловая частота вращения. Частота обращения.
- Угловое ускорение
- Линейная скорость и линейное ускорение
Угловая скорость
Пусть – центр окружности.
– некоторое неизменное направление. М – материальная точки движущаяся по представленной окружности с центром
.
Радиус-вектор и неизменное направление
образуют угол
. Угол
определяет положение материальной точки
.
Угловой скоростью назовем производную угла по времени
:
.
Угловая скорость показывает на сколько прирастает угол за время бесконечно малый промежуток времени
.
Угловая скорость измеряется в радианах в секунду ().
Равномерное вращение. Угловая частота вращения. Частота обращения.
Если угловая скорость постоянно во времени, то вращение называют равномерным.
Закон движения при равномерном вращении можно записать так:
Так же при при равномерном вращении угловую скорость называют угловой частотой вращения.
Величина показывающая число оборотов в единицу времени называется частотой вращения.
– полный оборот материальной точки вокруг центра
.
Частота вращения указывает на число оборотов в единицу времени. Число оборотов может быть не целым и даже меньше единицы.
Частота вращения измеряется в или оборотах в секунду (минуту, час и т.д.) или просто оборотах.
Величина обратная частоте вращения и показывающая длительность одного обращения называется периодом вращения.
Период вращение измеряется в секундах ().
Угловое ускорение
По аналогии с прямолинейным движением, угловое ускорение () – первая производная по времени от угловой скорости.
Как правило в физике, точка над символом обозначает производную этой величины по времени.
Угловое ускорение показывает, на сколько изменяется угловая скорость за бесконечно малый промежуток времени .
Угловое ускорение измеряется в радианах в секунду в квадрате ().
Линейная скорость и линейное ускорение
Положим, что радиус окружности известен и равен . Тогда длина пройденного пути
точкой
:
Нужно принять во внимание, что угол измеряется в радианах. Поэтому, единицы измерения для
– это стандартные единицы измерения длины: метры (
). Поэтому, к длине пройденного пути при движении по окружности можно применить те же рассуждения, что и для случая линейной скорости и линейного ускорения.
Согласно определениям скорости и ускорения:
- Линейная скорость
точки
при движении по окружности:
;
- Линейная скорость
точки
при движении по окружности:
.
Подставим выражение для пройденного пути приведенного выше и получим:
Если записать коротко, то линейная скорость и линейное ускорение при движении по окружности равны соответственно:
и