Vad är vinkelacceleration?
Jorden avslutar en full revolution runt solen, 360 grader (2π radianer), var 365,24 dagar. Detta betyder att den vinkel som bildas av en imaginär linje som förbinder jorden till solen förändras med lite mindre än 1 grad (π / 180 radianer) per dag. Forskare använder termen vinkelhastighet för att beskriva rörelsen hos en sådan imaginär linje. Vinkelaccelerationen för ett objekt är lika med den hastighet med vilken denna hastighet förändras.
Vinkelacceleration beror på den valda referenspunkten. En imaginär linje som förbinder jorden med solen ändrar dess vinkelhastighet mycket långsammare än en imaginär linje som förbinder jorden till centrum av galaxen. När man diskuterar vinkelacceleration, finns det inget krav på att objektet i fråga rör sig i en komplett bana runt referenspunkten. Man kan diskutera den förändrade vinkelhastigheten för en bil med avseende på en annan eller en vibrerande väteatom relativt den större syreatomen i en vattenmolekyl.
I fysikens jargong är acceleration alltid en vektorkvantitet oavsett om den är linjär eller vinklad. Om en bil som rör sig till höger med en hastighet av 33 fot / sekund (10 m / s) smeller på bromsarna för att stoppa efter 2 sekunder, skulle en forskare beskriva bilens genomsnittliga linjära acceleration som <-16,5, 0, 0> ft / s 2 (<-5,0,0> m / s 2 ). Vid beskrivning av vinkelacceleration anses rörelse moturs vara positiv och rotation medurs är negativ.
Forskare använder den grekiska bokstaven alfa, α , för att beteckna vinkelacceleration. I enlighet med konventionen är vektorer med fetstil och deras skalvärden betecknas med icke-fetstilta teckensnitt. Således hänvisar α till dess storlek. Vinkelacceleration kan skrivas ut i komponenter som < a, b, c >, där a är vinkelaccelerationen runt x-axeln, b är accelerationen runt y-axeln, och c är accelerationen runt z-axeln.
Alla linjära mängder som används för att beskriva föremål eller system i Newtonian mekanik har vinklade analoger. Vinkelversionen av Newtons berömda F = m är τ = I α , där τ är vridmoment och jag är tröghetsmomentet för systemet. Dessa två senare kvantiteter är vinkelekvivalenterna för kraft respektive massa.
I vissa inställningar är vinkelaccelerationen för ett system runt en axel relaterad till systemets linjära acceleration genom rymden. Exempelvis är avståndet som en boll rullar under en given tid relaterat till hur snabbt dess yttre yta roterar runt dess centrum, så länge man antar att bollen inte glider eller glider. Således måste kulans, linjära hastighet, relateras till vinkelhastigheten ω med formeln s = ωr , där r är kulans radie. Därför måste storleken på den linjära accelerationen vara relaterad till a med a = αr .