ความเร็วเชิงมุมเทียบกับความเร็วสัมผัส
ความเร็วเชิงมุมและความเร็วสัมผัสเป็นแนวคิดที่สำคัญสองประการในการเคลื่อนที่ของสสาร ขอบเขตของบทความนี้คือการอธิบายแนวคิดทั้งสอง นั่นคือ ความเร็วเชิงมุมและความเร็วสัมผัส และนำเสนอความแตกต่างพื้นฐานระหว่างแนวคิดเหล่านี้
ความเร็วเชิงมุมคืออะไร
ความเร็วเชิงมุมเป็นเหตุการณ์ที่กล่าวถึงการเคลื่อนที่เชิงมุม การเคลื่อนไหวเช่นใบพัดของพัดลมหมุนหรือล้อวิ่งมีการเคลื่อนไหวเชิงมุม มุมรัศมีใช้เพื่ออธิบายการเคลื่อนที่เชิงมุม ด้านหนึ่งของมุมนี้เคลื่อนที่ไปพร้อมกับวัตถุในขณะที่อีกด้านหนึ่งยังคงนิ่งเมื่อเทียบกับพื้นโลกมุมเรียกว่าการกระจัดเชิงมุม อัตราการเปลี่ยนแปลงของการกระจัดเชิงมุมเรียกว่าความเร็วเชิงมุมและอัตราการเปลี่ยนแปลงของความเร็วเชิงมุมเรียกว่าความเร่งเชิงมุม ความเร็วเชิงมุมแสดงเป็นเรเดียนต่อวินาทีหรือรอบต่อวินาที การเปลี่ยนแปลงความเร็วเชิงมุมของวัตถุต้องใช้แรงบิดสุทธิภายนอกที่กระทำต่อระบบ คุณสมบัติอื่นที่กล่าวถึงความเร็วเชิงมุมคือโมเมนตัมเชิงมุม โมเมนตัมเชิงมุมเท่ากับผลคูณของโมเมนต์เฉื่อยของวัตถุรอบแกนหมุนและความเร็วเชิงมุม พลังงานจลน์ในการหมุนของระบบเท่ากับผลคูณของโมเมนต์ความเฉื่อยและความเร็วเชิงมุมกำลังสองหารด้วยสอง ความเร็วเชิงมุมคือปริมาณที่เหมาะสมที่ทำให้เรารู้สึกว่าวัตถุหมุนเร็วแค่ไหน ปกติจะใช้ ω.
ความเร็วสัมผัสคืออะไร
เพื่อทำความเข้าใจแนวคิดของความเร็วสัมผัส อันดับแรกต้องเข้าใจแนวคิดของความเร็วในระบบพิกัดคาร์ทีเซียนในรูปแบบเวกเตอร์ ความเร็วสามารถแสดงเป็นอัตราการเปลี่ยนแปลงของเวกเตอร์ตำแหน่งได้ ถ้าวัตถุเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางโค้ง ความเร็วของวัตถุจะเปลี่ยนไปเนื่องจากทั้งสองอย่าง อัตราการเปลี่ยนแปลงของเวกเตอร์ตำแหน่งและการเปลี่ยนแปลงทิศทาง เส้นสัมผัสเส้นโค้งเป็นเส้นตรงที่ขนานกับส่วนที่เล็กที่สุดของเส้นโค้งรอบจุดที่วาดเส้นสัมผัส ความเร็วเชิงเส้นชั่วขณะของวัตถุเท่ากับความเร็วสัมผัส ในการเคลื่อนที่เชิงเส้น เนื่องจากความเร็วสัมผัสและความเร็วเชิงเส้นขนานกัน ดังนั้นความเร็วในแนวสัมผัสจะอยู่ในเส้นตรงเสมอ สำหรับการเคลื่อนที่แบบไม่เชิงเส้น ต้องใช้แรงในการเปลี่ยนทิศทางความเร็วของวัตถุ หน่วยของความเร็วสัมผัสคือเมตรต่อวินาที สำหรับการเคลื่อนที่เป็นวงกลมสม่ำเสมอ ถ้าแรงระหว่างวัตถุกับจุดศูนย์กลางถูกขจัดออกไป วัตถุก็มีแนวโน้มที่จะเคลื่อนที่ไปในทิศทางของความเร็วในแนวสัมผัส สำหรับวัตถุที่เคลื่อนที่บนเส้นทางวงกลมที่มีรัศมี r และมวล m ด้วยความเร็วเชิงมุม ω ความเร็วสัมผัสจะเท่ากับรัศมีและผลิตภัณฑ์ความเร็วเชิงมุม
ความเร็วเชิงมุมกับความเร็วสัมผัสต่างกันอย่างไร
• ความเร็วเชิงมุมเป็นสมบัติเชิงมุมซึ่งวัดเป็นเรเดียนต่อวินาที
• ความเร็วสัมผัสเป็นคุณสมบัติเชิงเส้นที่วัดเป็นเมตรต่อวินาที
• สำหรับรัศมีที่กำหนด ความเร็วเชิงมุมและความเร็วสัมผัสเป็นสัดส่วนกัน