切向速度公式
任何物体在圆周路径上运动时速度的线性分量称为切向速度。当一个物体在距离中心 r 处做圆周运动时,物体的速度总是切向的。切向速度就是这个词。也可以说,在任何给定时间线速度等于切向速度。本文将举例说明切向速度公式。
什么是切向速度?
Tangential velocity explains the motion of an object along the circle’s edge whose direction is always at the tangent to any given point on the circle.
Hence, Tangential velocity is the component of motion along the edge of a circle measured at any arbitrary instant.
切线是仅与非线性曲线(例如圆)的一个点相接触的线。在二维图上,它表示具有坐标 x 和 y 之间关系的方程。
在圆周运动中,切向速度是在与旋转轮相切的任何点处的速度测量值。通过该公式,角速度 ω 与切向速度 V t相关联。切向速度是可以随时测量的沿圆边缘的运动分量。
切向速度公式
首先,我们必须确定角位移 θ,它被定义为该圆上的一个项目所描绘的弧的长度与其半径“r”的比率。
物体的角速度是其角位移变化的速率。它的标准单位是弧度每秒,用ω表示。它与线速度的不同之处在于它只考虑以圆周运动运动的物体。因此,它用于计算角位移扫过的速率。
Mathematically, the tangential velocity Vt is given as:
Vt = r × ω
where,
- r is the radius of the circular path, and
- ω is the angular velocity
- But, the angular velocity is defined as,
ω = dθ/dt = 2π/t
where,
- dθ/dt is the time rate change of angular displacement θ, and
- t is the time taken.
Therefore, the tangential velocity becomes:
Vt = r × dθ/dt
or
Vt = r × 2π/t
任何沿圆周方向运动的物体的切向速度都可以用切向速度公式计算。
- 切向速度单位:米每秒或米/秒。
- 切向速度的尺寸公式:[M 0 LT -1 ]。
示例问题
问题1:圆环的角速度为20 rad/s,其直径为20 cm。求它的切向速度。
解决方案:
Given that:
The angular velocity, ω = 20 rad/s,
The diameter of the ring, d = 20 cm.
Therefore, the Radius, r = 20 cm/2 = 10 cm = 0.1 m
The formula for Tangential velocity is as given:
Vt = r × ω
= 0.1 m × 20 rad/s
= 2 m/s
问题 2:确定角速度为 10 rad/s、半径为5 m 的圆盘的切向速度。
解决方案:
Given that:
The angular velocity, ω = 10 rad/s,
The radius of the disc, d = 5 m.
The formula for Tangential velocity is as given:
Vt = r × ω
= 5 m × 10 rad/s
= 50 m/s
问题 3:以 10 m/s 的速度转动且角速度为 5 rad/s 的车轮的半径是多少?
解决方案:
Given that:
The tangential velocity, Vt = 10 m/s,
The angular velocity, ω = 5 rad/s.
The formula for Tangential velocity is as given:
Vt = r × ω
10 m/s = r × 5 rad/s
r = 2 m
问题 4:切向速度为 50 m/s,角速度为 5 rad/s 的圆环的半径是多少?
解决方案:
Given that:
The tangential velocity, Vt = 50 m/s,
The angular velocity, ω = 5 rad/s.
The formula for Tangential velocity is as given:
Vt = r × ω
50 m/s = r × 5 rad/s
r = 10 m