Швидкість: лінійна і кутова

Для того щоб точно охарактеризувати обертальний рух, використовують спеціальні фізичні величини.

Лінійною швидкістю називають миттєву швидкість, спрямовану по дотичній до траєкторії руху.

Вона постійно змінюється у напрямку, залишаючись постійною за модулем.

Фактично, це і є швидкість, з якою тіло обертається. Якщо радіус кола, по якому відбувається рух, дорівнює R см, то довжина кола:

2πR см

У тому випадку, коли оборот відбувається за t, лінійна швидкість дорівнює

2πR/t  

З такою ж швидкістю тіло буде продовжувати рухатися за інерцією, якщо доцентрова сила раптом перестане діяти, як це трапляється при обриві нитки. Це та швидкість, з якою летить камінь, викинутий з пращі, коли його спочатку розкручують, а потім раптово відпускають.

Кутовою швидкістю називають кут, на який повертається точка в одиницю часу.

Одиницею кута в СІ є радіан, а кутова швидкість вимірюється величиною рад/с. Як відомо, повний кут дорівнює 2π радіан. Якщо повний оборот відбувається за t секунд, то кутова швидкість дорівнює

2π/t

Ясно, що відношення лінійної швидкості до кутової дорівнює радіусу кола, по якому відбувається рух.

Якщо ми будемо спостерігати за обертовим диском, то зауважимо, що кутові швидкості всіх його точок однакові, в той час як лінійні тим більше, чим далі точка знаходиться від центру.

У побуті і техніці для вимірювання швидкості часто застосовуються одиниці, які не входять в СІ, такі як:

  • «оборот в секунду»;
  • «оборот в хвилину».

По замкнутих орбітах обертаються планети навколо Сонця і їхні супутники навколо самих планет. Правда, їх орбіти не є колами, а еліпсами, але загальні принципи руху від цього не змінюються. Ми знаємо, що для замкнутого руху необхідна доцентрова сила, яка постійно спрямована до однієї точки.

У разі обертання небесних тіл, таких як планети, їх супутники, а також зірки і галактики, такою силою є гравітаційне тяжіння.

Планети рухаються з постійною швидкістю по інерції навколо Сонця і постійно викривляють свою орбіту під впливом його тяжіння.

Запитання

  • Що має статися для того, щоб змінився прямолінійний рух тіла?
  • З яких видів руху складається обертальний рух?
  • Що таке лінійна і кутова швидкості?
  • Що є доцентровою силою при русі планет навколо Сонця?
Посилання на основну публікацію