Biasanya ketika kita berbicara tentang gerakan, kita membayangkan sebuah benda yang bergerak lurus. Kecepatan gerakan seperti itu biasanya disebut linier, dan perhitungan nilai rata-ratanya sederhana: cukup untuk menemukan rasio jarak yang ditempuh dengan waktu yang ditempuh oleh tubuh. Jika objek bergerak dalam lingkaran, maka dalam hal ini bukan linier, tetapi kecepatan sudut sudah ditentukan. Berapa nilai ini dan bagaimana cara menghitungnya? Inilah yang akan dibahas dalam artikel ini.
Kecepatan sudut: konsep dan rumus
Bila suatu titik material bergerak sepanjang suatu lingkaran, maka kecepatan geraknya dapat dicirikan oleh nilai sudut putar dari jari-jari yang menghubungkan benda yang bergerak dengan pusat lingkaran tersebut. Jelas bahwa nilai ini terus berubah tergantung pada waktu. Kecepatan terjadinya proses ini tidak lain adalah kecepatan sudut. Dengan kata lain, ini adalah rasio besarnya deviasi jari-jarivektor objek ke interval waktu yang dibutuhkan objek untuk membuat rotasi seperti itu. Rumus kecepatan sudut (1) dapat ditulis sebagai berikut:
w =/ t, dimana:
φ – sudut rotasi radius, t – periode waktu rotasi.
Satuan pengukuran
Dalam sistem internasional satuan konvensional (SI), biasanya menggunakan radian untuk mengkarakterisasi belokan. Oleh karena itu, 1 rad/s adalah satuan dasar yang digunakan dalam perhitungan kecepatan sudut. Pada saat yang sama, tidak ada yang melarang penggunaan derajat (ingat bahwa satu radian sama dengan 180 / pi, atau 57˚18 '). Juga, kecepatan sudut dapat dinyatakan dalam putaran per menit atau per detik. Jika pergerakan sepanjang lingkaran terjadi beraturan, maka nilai ini dapat dicari dengan rumus (2):
w =2πn, di mana n adalah kecepatan.
Jika tidak, seperti yang dilakukan untuk kecepatan normal, kecepatan sudut rata-rata atau sesaat dihitung. Perlu diperhatikan bahwa besaran yang ditinjau adalah besaran vektor. Untuk menentukan arahnya biasanya digunakan aturan gimlet, yang sering digunakan dalam fisika. Vektor kecepatan sudut diarahkan ke arah yang sama dengan gerakan translasi sekrup dengan ulir kanan. Dengan kata lain, itu diarahkan sepanjang sumbu di mana tubuh berputar, ke arah dari mana rotasi terlihat terjadi berlawanan arah jarum jam.
Contoh perhitungan
Misalkan Anda ingin menentukan kecepatan linier dan sudut roda, jika diketahui diameternya satu meter, dan sudut rotasi berubah sesuai dengan hukum=7t. Mari kita gunakan rumus pertama kita:
w =/ t=7t / t=7 s-1.
Ini akan menjadi kecepatan sudut yang diinginkan. Sekarang mari kita beralih ke menemukan kecepatan gerakan yang biasa. Seperti yang Anda ketahui, v=s / t. Mengingat bahwa s dalam kasus kami adalah keliling roda (l=2πr), dan 2π adalah satu putaran penuh, kami mendapatkan yang berikut:
v=2πr / t=wr=70,5=3,5 m/s
Inilah masalah lain tentang topik ini. Diketahui bahwa jari-jari Bumi di ekuator adalah 6370 kilometer. Diperlukan untuk menentukan kecepatan linier dan sudut pergerakan titik-titik yang terletak pada paralel ini, yang terjadi sebagai akibat dari rotasi planet kita di sekitar porosnya. Dalam hal ini, kita membutuhkan rumus kedua:
w =2πn=23, 14 (1/(243600))=7, 268 10-5 rad/s.
Masih mencari tahu berapa kecepatan liniernya: v=wr=7, 268 10-5 63701000=463 m/s.
