מהירות זוויתית לעומת מהירות טנגנציאלית
מהירות זוויתית ומהירות משיקית הם שני מושגים חשובים בתנועות של חומר. היקף מאמר זה הוא לתאר את שני המושגים, מהירות זוויתית ומהירות משיקית, ולהציג את ההבדלים הבסיסיים ביניהם.
מהי מהירות זוויתית?
מהירות זוויתית היא אירוע שנדון בתנועה הזוויתית. לתנועות כמו להבים של מאוורר מסתובב או גלגל רץ יש תנועה זוויתית. זווית רדיאלית משמשת להסבר התנועה הזוויתית. צד אחד של זווית זו נע עם האובייקט כשהשני נשאר דומם ביחס לכדור הארץ.הזווית ידועה בשם תזוזה זוויתית. קצב השינוי של תזוזה זוויתית ידוע בתור מהירות זוויתית, וקצב השינוי של מהירות זוויתית ידוע בתור תאוצה זוויתית. המהירות הזוויתית מתבטאת ברדיאנים לשנייה או בסיבובים לשנייה. שינוי במהירות הזוויתית של עצם דורש מומנט נטו חיצוני הפועל על המערכת. תכונה נוספת הנדונה עם המהירות הזוויתית היא התנע הזוויתי. תנע זוויתי שווה למכפלת מומנט האינרציה של העצם סביב ציר הסיבוב ומהירות הזווית. האנרגיה הקינטית הסיבובית של המערכת שווה למכפלת מומנט האינרציה והמהירות הזוויתית בריבוע חלקי שניים. מהירות זוויתית היא הכמות הנכונה שנותנת לנו את הרושם של כמה מהר חפץ מסתובב. זה מסומן בדרך כלל על ידי ω.
מהי מהירות טנגנציאלית?
כדי להבין את מושג המהירות המשיקית, יש להבין תחילה את מושג המהירות במערכת קואורדינטות קרטזית.בצורה וקטורית, מהירות יכולה להיות מסומנת כקצב השינוי של וקטור המיקום. אם אובייקט עוקב אחר נתיב מעוקל, מהירות האובייקט משתנה עקב שניהם, קצב השינוי של וקטור מיקום ושינוי כיווני. קו משיק לעקומה הוא הישר המקביל לחלק קטן במיוחד של העקומה סביב הנקודה שהמשיק מצויר. המהירות הליניארית המיידית של העצם שווה למהירות המשיקית. בתנועה לינארית, מכיוון שהמהירות המשיקית והמהירות הליניארית מקבילות, המהירות המשיקית היא תמיד בקו ישר. עבור תנועות לא ליניאריות, נדרש כוח כדי לשנות את כיוון המהירות של העצם. יחידת המהירות המשיקית היא מטרים לשנייה. לתנועה מעגלית אחידה, אם הכוח בין העצם למרכז מוסר, העצם נוטה לנוע בכיוון המהירות המשיקית. עבור עצם הנע במסלול מעגלי עם רדיוס r ומסה m עם מהירות זוויתית ω, המהירות המשיקית שווה לרדיוס ולמכפלת המהירות הזוויתית.
מה ההבדל בין מהירות זוויתית למהירות משיקית?
• מהירות זוויתית היא תכונה זוויתית, הנמדדת ברדיאנים לשנייה.
• מהירות טנגנציאלית היא תכונה ליניארית הנמדדת במטרים לשנייה.
• עבור רדיוס נתון, המהירות הזוויתית והמהירות המשיקית הם פרופורציונליים.
