O que é aceleração angular?
A Terra completa uma revolução completa em torno do Sol, 360 graus (2π radianos), a cada 365,24 dias. Isso significa que o ângulo formado por uma linha imaginária que conecta a Terra ao Sol muda um pouco menos de 1 grau (π / 180 radianos) por dia. Os cientistas usam o termo velocidade angular para descrever o movimento de uma linha imaginária. A aceleração angular de um objeto é igual à taxa na qual essa velocidade muda.
A aceleração angular depende do ponto de referência escolhido. Uma linha imaginária que conecta a Terra ao Sol muda sua velocidade angular muito mais lentamente do que uma linha imaginária que conecta a Terra ao centro da galáxia. Ao discutir a aceleração angular, não é necessário que o objeto em questão viaje em um caminho completo ao redor do ponto de referência. Pode-se discutir a mudança da velocidade angular de um carro em relação a outro ou a um átomo de hidrogênio em vibração em relação ao átomo de oxigênio maior em uma molécula de água.
No jargão da física, a aceleração é sempre uma quantidade vetorial, independentemente de ser linear ou angular. Se um carro em movimento a uma velocidade de 10 m / s pisar no freio após 2 segundos, um cientista descreveria a aceleração linear média do carro como <-16,5, 0, 0> ft / s 2 (<-5,0,0> m / s2). Ao descrever a aceleração angular, o movimento no sentido anti-horário é considerado positivo e a rotação no sentido horário é negativa.
Os cientistas usam a letra grega alfa, α , para indicar a aceleração angular. Por convenção, os vetores estão em negrito e seus valores escalares são indicados usando fonte não em negrito. Assim, α refere-se à sua magnitude. A aceleração angular pode ser escrita em componentes como < a, b, c >, onde a é a aceleração angular em torno do eixo x, b é a aceleração em torno do eixo y ec é a aceleração em torno do eixo z.
Todas as quantidades lineares usadas para descrever objetos ou sistemas na mecânica newtoniana têm análogos angulares. A versão angular do famoso F = ma a de Newton é τ = I α , onde τ é torque e I é o momento de inércia do sistema. Essas duas últimas quantidades são os equivalentes angulares de força e massa, respectivamente.
Em certas configurações, a aceleração angular de um sistema em torno de um eixo está relacionada à aceleração linear do sistema através do espaço. Por exemplo, a distância que uma bola percorre em um determinado período de tempo está relacionada à rapidez com que sua superfície externa gira em torno de seu centro, desde que se presuma que a bola não está derrapando ou escorregando. Assim, a velocidade linear da bola, s , deve estar relacionada à velocidade angular ω pela fórmula s = ωr , em que r é o raio da bola. Portanto, o tamanho da aceleração linear deve estar relacionado a α por a = αr .