Qu'est-ce que l'accélération angulaire?
La Terre effectue une révolution complète autour du Soleil, à 360 degrés (2π radians), tous les 365.24 jours. Cela signifie que l'angle formé par une ligne imaginaire reliant la Terre au Soleil change d'un peu moins de 1 degré (π / 180 radians) par jour. Les scientifiques utilisent le terme vitesse angulaire pour décrire le mouvement d'une telle ligne imaginaire. L'accélération angulaire d'un objet est égale à la vitesse à laquelle cette vitesse change.
L'accélération angulaire dépend du point de référence choisi. Une ligne imaginaire reliant la Terre au Soleil modifie sa vitesse angulaire beaucoup plus lentement qu'une ligne imaginaire reliant la Terre au centre de la galaxie. Lorsqu’on parle d’accélération angulaire, il n’est pas nécessaire que l’objet en question se déplace sur un trajet complet autour du point de référence. On peut discuter de l'évolution de la vitesse angulaire d'une voiture par rapport à une autre ou d'un atome d'hydrogène vibrant par rapport à l'atome d'oxygène plus grand d'une molécule d'eau.
Dans le jargon de la physique, l'accélération est toujours une quantité vectorielle, qu'elle soit linéaire ou angulaire. Si une voiture se déplaçant à droite à une vitesse de 33 pieds / seconde (10 m / s) freine brusquement les freins au bout de 2 secondes, un scientifique décrirait son accélération linéaire moyenne comme suit: <-16,5, 0, 0> ft / s. 2 (<-5,0,0> m / s 2 ). Lors de la description de l'accélération angulaire, le mouvement dans le sens anti-horaire est considéré comme positif et la rotation dans le sens des aiguilles d'une montre est négative.
Les scientifiques utilisent la lettre grecque alpha, α , pour désigner une accélération angulaire. Par convention, les vecteurs sont en gras et leurs valeurs scalaires sont indiquées à l'aide d'une police non en gras. Ainsi, α fait référence à sa magnitude. L'accélération angulaire peut être écrite dans les composants comme < a, b, c >, où a est l'accélération angulaire autour de l'axe des x, b est l'accélération autour de l'axe des y et c est l'accélération autour de l'axe des z.
Toutes les quantités linéaires utilisées pour décrire des objets ou des systèmes en mécanique newtonienne ont des analogues angulaires. La version angulaire du célèbre F = m a de Newton est τ = I α , où τ est le couple et I est le moment d'inertie du système. Ces deux dernières quantités sont les équivalents angulaires de force et de masse, respectivement.
Dans certains contextes, l'accélération angulaire d'un système autour d'un axe est liée à l'accélération linéaire du système dans l'espace. Par exemple, la distance parcourue par une balle dans un temps donné est liée à la rapidité avec laquelle sa surface extérieure tourne autour de son centre, tant que l’on suppose que la balle ne dérape ni ne glisse. Ainsi, la vitesse linéaire de la balle, s , doit être rapportée à la vitesse angulaire par la formule s = ωr , où r est le rayon de la balle. Par conséquent, la taille de l'accélération linéaire doit être liée à α par a = αr .