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角速度和线速度的概念及其换算公式

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角速度和线速度的概念及其换算公式

1.角速度的概念

连接运动质点和圆心的半径在单位时间内转过的弧度叫做“角速度”.角速度的单位是弧度/秒,读作弧度每秒.它是描述物体转动或一质点绕另一质点转动的快慢和转动方向的物理量.物体运动角位移的时间变化率叫瞬时角速度(亦称即时角速度),单位是弧度•秒-1,方向用右手螺旋定则决定.对于匀速圆周运动,角速度ω是一个恒量,可用运动物体与圆心联线所转过的角位移Δθ和所对应的时间Δt之比表示ω=△θ/△t。

2.线速度的概念

刚体上任一点对定轴作圆周运动时的速度称为“线速度”.它的一般定义是质点(或物体上各点)作曲线运动(包括圆周运动)时所具有的即时速度.它的方向沿运动轨道的切线方向,故又称切向速度.它是描述作曲线运动的质点运动快慢和方向的物理量.物体上各点作曲线运动时所具有的即时速度,其方向沿运动轨道的切线方向.在匀速圆周运动中,线速度的大小等于运动质点通过的弧长(S)和通过这段弧长所用的时间(△t)的比值.即v=S/△t,在匀速圆周运动中,线速度的大小虽不改变,但它的方向时刻在改变.它和角速度的关系是v=ωR.线速度的单位是米/秒。

3.角速度和线速度的换算公式

v(线速度)=ω(角速度)r。

v(线速度)=ΔS/Δt=2πr/T=ωr=2πrf (S代表弧长,t代表时间,r代表半径,f代表频率)。

ω(角速度)=Δθ/Δt=2π/T=2πn (θ表示角度或者弧度)。

线速度也有平均值和瞬时值之分。如果所取的时间间隔很小很小,这样得到的就是瞬时线速度。

注意,当△t足够小时,圆弧AB几乎成了直线,AB弧的长度与AB线段的长度几乎没有差别,此时,△l也就是物体由A到B的位移。因此,这里的v其实就是直线运动中的瞬时速度,不过用来描述圆周运动而已。

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