接線速度

この記事では、物理学における接線速度とは何かについて説明します。したがって、接線速度の計算方法、解決済み演習、および接線速度と角速度の違いがわかります。

接線速度とは何ですか?

接線速度は、円運動の経路に対する接線速度です。言い換えれば、接線速度は円運動する物体の瞬間的な線速度です。

接線速度は、角速度と円運動の半径の積に等しい。

一般に、接線速度は記号 v tで表されます。

接線速度

上の画像でわかるように、接線速度は、円運動を実行する携帯電話の軌道に常に接するベクトルです。したがって、接線速度は一定(均一円運動)または可変(変動円運動)にすることができます。

接線速度の公式

接線速度は、角速度に軌道の半径を掛けたものに等しい。したがって、接線速度を計算するには、円運動の角速度に円運動の半径を掛ける必要があります。

したがって、接線速度を計算する式は次のようになります。

接線速度の公式

金:

  • v_t

    接線速度です。

  • \omega

    は角速度です。

  • r

    回転運動パスの半径です。

接線速度の単位は他の速度と同じ、つまり長さの単位を時間の単位で割ったものです。したがって、システム インターナショナル (SI) における接線速度の単位は、メートルを 1 秒あたりに分割したものです。

接線速度の公式から、軌道の角速度または半径が増加するにつれて、物体の接線速度は大きくなることがわかります。したがって、2 つの物体の角速度が同じである場合、半径が大きい物体の方が接線方向に速く移動します。

接線速度の計算例

接線速度の定義とその計算式を確認した後、このセクションでは接線速度の計算方法の具体例を示します。

  • 移動体は半径 7 m の等速円運動経路をたどります。物体の角速度が 1.5 rad/s の場合、その接線速度はいくらですか?

均一な円運動を表すモバイルの接線速度を求めるには、対応する式を適用するだけです。

v_t=\omega\cdot r

この場合、問題文で必要なデータがすべて得られているので、値を方程式に代入して接線速度を計算します。

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

接線速度と角速度

このセクションでは、接線速度と角速度の違いについて説明します。これらは明確にする必要がある 2 つの運動学的概念であるためです。

接線速度と角速度の違いは、接線速度は円運動の経路に対する接線速度であるのに対し、角速度は円運動の回転速度であることです。

したがって、接線速度は、円運動に従う物体の前進速度であり、一方、角速度は、前記物体が回転する速度である。

また、接線速度を表すベクトルは円運動の円周に接しますが、角速度ベクトルは軸ベクトルであるため円運動の平面に垂直になります。

参照:角速度

接線速度と接線加速度

接線加速度は、円運動の軌道に接する加速度です。つまり、接線加速度は、円運動を行う移動体の直線加速度です。

したがって、接線速度と接線加速度の違いは、接線速度は円運動の接線速度であるのに対し、接線加速度は単位時間あたりの接線速度の変化を示すことです。

接線加速度がゼロの場合、円運動は均一であることを意味します。ただし、接線方向の加速度が一定でゼロでない場合、これは円運動が一様に変化することを意味します。

したがって、物体が均一に変化する円運動に従う場合、接線方向の速度と接線方向の加速度は次の式によって数学的に関連付けられます。

v_t=v_{t_0}+a_t\cdot t

金:

  • v_t

    接線速度です。

  • v_{t_0}

    は接線方向の初速度です。

  • a_t

    接線加速度です。

  • t

    経過時間です。

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