Hva er vinkelakselerasjon?

Jorden fullfører en full revolusjon rundt sola, 360 grader (2π radianer), hver 365,24 dag. Dette betyr at vinkelen som dannes av en tenkt linje som forbinder Jorden med sola, endres med litt mindre enn 1 grad (π / 180 radianer) per dag. Forskere bruker begrepet vinkelhastighet for å beskrive bevegelsen til en slik tenkt linje. Vinkelakselerasjonen til et objekt tilsvarer hastigheten som denne hastigheten endres på.

Vinkelakselerasjon avhenger av det valgte referansepunktet. En tenkt linje som forbinder Jorden med solen endrer sin vinkelhastighet mye saktere enn en tenkt linje som forbinder Jorden med sentrum av galaksen. Når vi diskuterer vinkelakselerasjon, er det ingen krav om at det aktuelle objektet ferdes i en komplett bane rundt referansepunktet. Man kan diskutere den endrede vinkelhastigheten til en bil i forhold til en annen eller et vibrerende hydrogenatom i forhold til det større oksygenatom i et vannmolekyl.

I fysikkens sjargong er akselerasjon alltid en vektormengde uansett om den er lineær eller kantet. Hvis en bil som beveger seg rett med en hastighet på 33 fot / sekund (10 m / s) smeller på bremsene for å stoppe etter 2 sekunder, vil en forsker beskrive bilens gjennomsnittlige lineære akselerasjon som <-16,5, 0, 0> ft / s ² (<-5,0,0> m / s ² ). Når du beskriver vinkelakselerasjon, anses bevegelse mot klokken som positiv og rotasjonen med klokken er negativ.

Forskere bruker den greske bokstaven alfa, α , for å betegne vinkelakselerasjon. I henhold til konvensjonen er vektorer med fet skrift og skalarverdiene deres angitt ved bruk av ikke-fet skrift. Dermed refererer α til dens størrelse. Vinkelakselerasjon kan skrives ut i komponenter som < a, b, c >, der a er vinkelakselerasjonen rundt x-aksen, b er akselerasjonen rundt y-aksen, og c er akselerasjonen rundt z-aksen.

Alle lineære mengder som brukes til å beskrive objekter eller systemer i Newtonian mekanikk har kantede analoger. Vinkelversjonen av Newtons berømte F = m a er τ = I α , hvor τ er dreiemoment og jeg er treghetsmomentet for systemet. Disse to sistnevnte mengdene er henholdsvis vinkelekvivalenter av kraft og masse.

I visse innstillinger er vinkelakselerasjonen til et system rundt en akse relatert til den lineære akselerasjonen av systemet gjennom rommet. For eksempel er avstanden en ball ruller på en gitt tid relatert til hvor raskt den ytre overflaten roterer om sentrum, så lenge man antar at ballen ikke sklir eller glir. Dermed må den lineære hastigheten til ballen, s , være relatert til vinkelhastigheten ω med formelen s = ωr , hvor r er kulens radius. Derfor må størrelsen på den lineære akselerasjonen være relatert til α med a = αr .