Che cos'è l'accelerazione angolare?
La Terra completa una rivoluzione completa attorno al Sole, 360 gradi (2π radianti), ogni 365.24 giorni. Ciò significa che l'angolo formato da una linea immaginaria che collega la Terra al Sole cambia di poco meno di 1 grado (π / 180 radianti) al giorno. Gli scienziati usano il termine velocità angolare per descrivere il moto di una tale linea immaginaria. L'accelerazione angolare di un oggetto è uguale alla velocità con cui questa velocità cambia.
L'accelerazione angolare dipende dal punto di riferimento scelto. Una linea immaginaria che collega la Terra al Sole cambia la sua velocità angolare molto più lentamente di una linea immaginaria che collega la Terra al centro della galassia. Quando si discute dell'accelerazione angolare, non è necessario che l'oggetto in questione viaggi in un percorso completo attorno al punto di riferimento. Si può discutere della variazione della velocità angolare di una macchina rispetto a un'altra o di un atomo di idrogeno vibrante rispetto al più grande atomo di ossigeno in una molecola d'acqua.
Nel gergo della fisica, l'accelerazione è sempre una quantità vettoriale indipendentemente dal fatto che sia lineare o angolare. Se un'auto si muove a destra a una velocità di 33 piedi / secondo (10 m / s), i freni si arrestano dopo 2 secondi, uno scienziato descriverebbe l'accelerazione lineare media dell'auto come <-16.5, 0, 0> ft / s 2 (<-5,0,0> m / s 2 ). Nel descrivere l'accelerazione angolare, il movimento in senso antiorario è considerato positivo e la rotazione in senso orario è negativa.
Gli scienziati usano la lettera greca alfa, α , per indicare l'accelerazione angolare. Per convenzione, i vettori sono in grassetto e i loro valori scalari sono indicati con caratteri non in grassetto. Pertanto, α si riferisce alla sua grandezza. L'accelerazione angolare può essere scritta nei componenti come < a, b, c >, dove a è l'accelerazione angolare attorno all'asse x, b è l'accelerazione attorno all'asse ye c è l'accelerazione attorno all'asse z.
Tutte le quantità lineari utilizzate per descrivere oggetti o sistemi nella meccanica newtoniana hanno analoghi angolari. La versione angolare della famosa F = m a di Newton è τ = I α , dove τ è la coppia e I è il momento di inerzia del sistema. Queste ultime due quantità sono rispettivamente gli equivalenti angolari di forza e massa.
In alcune impostazioni, l'accelerazione angolare di un sistema attorno ad un asse è correlata all'accelerazione lineare del sistema attraverso lo spazio. Ad esempio, la distanza di una palla in un determinato tempo è correlata alla velocità con cui la sua superficie esterna ruota attorno al suo centro, purché si presuma che la palla non stia scivolando o scivolando. Pertanto, la velocità lineare della palla, s , deve essere correlata alla velocità angolare ω con la formula s = ωr , dove r è il raggio della palla. Quindi, la dimensione dell'accelerazione lineare deve essere correlata ad α con a = αr .