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角速度
鎖定
假設某質點做
圓周運動,在Δt時間內轉過的角為Δθ. Δθ與Δt的比值,描述了物體繞
圓心運動的快慢,這個比值叫做角速度,用符號ω表示:
角速度
ω是矢量。按
右手螺旋定則,大拇指方向為
ω方向。當質點作逆時針旋轉時,
ω向上;作順時針旋轉時,
ω向下。
[2]
- 中文名
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角速度
- 外文名
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angular velocity
- 所屬學科
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物理
- 定義式
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ω=dθ/dt
- 單 位
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rad/s
- 方向確定
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右手螺旋定則
角速度定義
設一質點在平面Oxy內,繞質點O作圓周運動.如果在時刻t,質點在A點,半徑OA與Ox軸成θ角,θ角叫做角位置.在時刻t+Δt,質點到達B點,半徑OB與Ox軸成θ+Δθ角。就是説,在Δt時間內,質點轉過角度Δθ,此Δθ角叫做質點對O點的
角位移。角位移不但有大小而且有轉向。一般規定沿逆時針轉向的角位移取正值,沿順時針轉向的角位移取負值。
角位移Δθ與時間Δt之比在Δt趨近於零時的極限值為
ω叫做某一時刻t質點對O點的瞬時角速度(簡稱角速度)。
[3]
角速度單位
當圓的
半徑相同時,
圓心角θ越大,它所對應圓的弧越長,二者成正比.因此可以用弧長與半徑的比值表示圓心角的大小。
例如,弧長是0.12m,半徑是0.1m,那麼θ=0.12m÷0.1m=1.2.
弧長與半徑的單位都是米,在計算二者之比時要消掉.為了表述的方便,θ有一個單位:
弧度,用符號rad表示。這樣,上面計算得到的角θ就是1.2弧度,記為θ=1.2rad.
[1]
對於一個圓,θ=2πrad=360°,則
角位移的單位是rad,角速度的單位是s
-1或rad/s.
[3]
角速度方向
設線速度為
v,取圓心為原點,設位矢(
位置矢量)為
r,則
v=ω×r
該式可以作為角速度這個物理量的普遍定義式。
[2]
角速度矢量性
角座標φ和角位移Δφ不是矢量。令Δt→0,則角位移Δφ以零為極限,稱為無限小角位移。無限小角位移忽略高階無窮小量後稱為微分角位移,記為
dφ.可以證明,
dφ是矢量.進而,角速度
ω=
dφ/dt也是矢量。
[4]
角速度
ω是
偽矢量。
[5]
右手系改為左手系時,角速度反向.其本質是二階
張量(
Ω),而一般矢量的本質是一階張量,因此,矢量是角速度的簡便表達,張量是角速度的準確表達。
[6]
- 參考資料
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1.
人民教育出版社課程教材研究所物理課程教材研究開發中心.普通高中課程標準實驗教科書 物理2 必修.北京:人民教育出版社,2010:17
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2.
鍾錫華,周嶽明.大學通用物理教程——力學(第二版).北京:北京大學出版社,2010:24
-
3.
程守洙,江之永.普通物理學(第七版) 上冊.北京:高等教育出版社,2016:24
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4.
李復.力學教程(上).北京:清華大學出版社,2011:23
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5.
趙雲輝,關於極矢量與軸矢量的探討,邵陽學院學報(自然科學),2003,2(5):37
-
6.
劉軍華,李俊峯,關於剛體角速度的認識與思考,力學與實踐,2018,40(1):76-78