轉動運動與角動量
角速度(angular velocity)
角速度告訴你某物轉得多快——它是平移「速度」在轉動裡的雙胞胎。唱盤上旋轉的黑膠、呼呼轉的電扇葉片、每天自轉一圈的地球:每一個都有角速度,說明它每秒掃過多少弧度的角。線速度問的是每秒幾公尺,角速度問的則是每秒幾弧度。
精確地說,角速度是轉動角度的變化率。它的平均值是 omega = delta-theta / delta-t,瞬時值則是導數 dtheta/dt;單位是弧度每秒(rad/s)。它與物體上某點的移動速率漂亮地相連:距軸 r 遠的一點,其切線速率 v = r omega,所以雖然整個物體共用一個 omega,越外側的點跑得越快。對穩定旋轉,omega 藉由 omega = 2 pi / T = 2 pi f 與週期 T(轉一圈所需時間)及頻率 f 相連。
角速度其實是向量:大小是轉速,方向沿轉軸,由右手定則給出(右手四指順著轉向彎曲,拇指便指向 omega 的方向)。這正是旋轉的輪子或陀螺儀如此「固執」的原因——它的角速度在空間中有明確的方向。
一張黑膠以每分鐘 33 又 1/3 轉旋轉。每轉一圈是 2 pi rad,所以 omega = 33.33 x 2 pi / 60 = 3.49 rad/s;距圓心 0.15 m 的溝紋以 v = r omega = 0.15 x 3.49 = 0.52 m/s 移動。
共用一個 omega,但外緣比內側跑得快,因為 v = r omega 隨 r 增大。
別把 rad/s 和 rpm(每分鐘轉數)搞混;代入物理公式前先用 1 圈 = 2 pi rad、1 分 = 60 秒 換算。
又称
另见