Hvad er vinkelacceleration?
Jorden afslutter en fuld revolution omkring Solen, 360 grader (2π radianer) hver 365,24 dage. Dette betyder, at den vinkel, der dannes af en imaginær linje, der forbinder Jorden med solen, ændres med lidt mindre end 1 grad (π / 180 radianer) pr. Dag. Forskere bruger udtrykket vinkelhastighed for at beskrive bevægelsen af en sådan imaginær linje. Vinkelaccelerationen af et objekt er lig med den hastighed, hvormed denne hastighed ændres.
Vinkelacceleration afhænger af det valgte referencepunkt. En imaginær linje, der forbinder Jorden med solen, ændrer dens vinkelhastighed langt langsommere end en imaginær linje, der forbinder Jorden med galaksen centrum. Når man diskuterer vinkelacceleration, er der ikke noget krav om, at det pågældende objekt kører i en komplet sti omkring referencepunktet. Man kan diskutere den ændrede vinkelhastighed for en bil med hensyn til en anden eller et vibrerende brintatom i forhold til det større iltatom i et vandmolekyle.
I fysikens jargon er acceleration altid en vektormængde, uanset om den er lineær eller kantet. Hvis en bil, der bevæger sig ret med en hastighed på 33 fod / sekund (10 m / s), smækker på bremserne for at stoppe efter 2 sekunder, vil en videnskabsmand beskrive bilens gennemsnitlige lineære acceleration som <-16,5, 0, 0> ft / s 2 (<-5,0,0> m / s 2 ). Når man beskriver vinkelacceleration, betragtes bevægelse mod uret som positiv, og rotering med uret er negativ.
Forskere bruger det græske bogstav alfa, α , til at betegne vinkelacceleration. Efter konventionen er vektorer med fed skrift, og deres skalarværdier er angivet ved hjælp af ikke-fed skrift. Således henviser α til dens størrelse. Vinkelacceleration kan skrives ud i komponenter som < a, b, c >, hvor a er vinkelaccelerationen omkring x-aksen, b er accelerationen omkring y-aksen, og c er accelerationen omkring z-aksen.
Alle de lineære mængder, der bruges til at beskrive objekter eller systemer i Newtonian mekanik, har vinkelanaloger. Vinkelversionen af Newtons berømte F = m a er τ = I α , hvor τ er drejningsmoment, og jeg er treghetsmomentet for systemet. Disse to sidstnævnte mængder er henholdsvis vinkelækvivalenterne af kraft og masse.
I visse indstillinger er vinkelaccelerationen af et system omkring en akse relateret til systemets lineære acceleration gennem rummet. F.eks. Er afstanden, som en kugle ruller på et givet tidspunkt, relateret til, hvor hurtigt dens ydre overflade roterer omkring sit centrum, så længe man antager, at kuglen ikke glider eller glider. Således skal kuglens s lineære hastighed relateres til vinkelhastigheden ω med formlen s = ωr , hvor r er kuglens radius. Derfor skal størrelsen på den lineære acceleration være relateret til α med a = αr .