切向速度

本文解释了物理学中的切向速度是什么。因此,您将了解如何计算切向速度、已解决的练习以及切向速度和角速度之间的区别。

什么是切向速度?

切向速度是与圆周运动路径相切的速度。换句话说,切向速度是物体做圆周运动的瞬时线速度。

切向速度等于角速度乘以圆周运动的半径。

一般来说,切向速度用符号 v t表示。

切向速度

如上图所示,切向速度是始终与手机进行圆周运动的轨迹相切的矢量。因此,切向速度可以是恒定的(均匀圆周运动)或可变的(变化的圆周运动)。

切向速度公式

切向速度等于角速度乘以轨迹半径。因此,要计算切向速度,必须将圆周运动的角速度乘以圆周运动的半径。

因此,计算切向速度的公式如下:

切向速度公式

金子:

  • v_t

    是切向速度。

  • \omega

    是角速度。

  • r

    是旋转运动路径的半径。

切向速度具有与任何速度相同的单位,即长度单位除以时间单位。因此,国际系统(SI)中切向速度的单位是米每秒。

从切向速度公式可知,随着角速度或轨迹半径的增加,物体的切向速度将更大。因此,如果两个物体具有相同的角速度,则半径较大的物体将是切向运动得更快的物体。

计算切向速度的示例

在了解了切向速度的定义及其公式之后,本节将展示如何计算切向速度的具体示例。

  • 移动体沿半径为 7 m 的匀速圆周运动路径运动。如果物体的角速度为 1.5 rad/s,则其切向速度是多少?

要找到描述匀速圆周运动的移动体的切向速度,只需应用相应的公式:

v_t=\omega\cdot r

在这种情况下,问题陈述已经为我们提供了所需的所有数据,因此我们将这些值代入方程并计算切向速度:

v_t=1.5\cdot 7=10.5\ \cfrac{m}{s}

切向速度和角速度

在本节中,我们将了解切向速度和角速度之间的区别,因为它们是必须明确的两个运动学概念。

切向速度和角速度的区别在于,切向速度与圆周运动的路径相切,而角速度是圆周运动的旋转速度。

因此,切向速度是物体在圆周运动之后的前进速度,而角速度是所述物体旋转的速度。

另外,表示切向速度的矢量与圆周运动的圆周相切,然而,角速度矢量垂直于圆周运动的平面,因为它是轴向矢量。

请参阅:角速度

切向速度和切向加速度

切向加速度是与圆周运动轨迹相切的加速度,也就是说,切向加速度是运动体进行圆周运动的线加速度。

因此,切向速度和切向加速度的区别在于,切向速度是圆周运动的切向速度,而切向加速度表示单位时间内切向速度的变化。

如果切向加速度为零,则表示匀速圆周运动。然而,如果切向加速度恒定且不为零,则意味着圆周运动均匀变化。

因此,当物体进行均匀变化的圆周运动时,切向速度和切向加速度在数学上通过以下表达式联系起来:

v_t=v_{t_0}+a_t\cdot t

金子:

  • v_t

    是切向速度。

  • v_{t_0}

    是初始切向速度。

  • a_t

    是切向加速度。

  • t

    是经过的时间。

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