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角速度

假设某质点做圆周运动,在Δt时间内转过的角为Δθ.Δθ与Δt的比值,描述了物体绕圆心运动的快慢,这个比值叫做角速度,用符号ω表示:

ω=Δθ/Δt

角速度ω是矢量.按右手螺旋定则,大拇指方向为ω方向.当质点作逆时针旋转时,ω向上;作顺时针旋转时,ω向下。

角速度

定义

设一质点在平面Oxy内,绕质点O作圆周运动.如果在时刻t,质点在A点,半径OA与Ox轴成θ角,θ角叫做角位置.在时刻t+Δt,质点到达B点,半径OB与Ox轴成θ+Δθ角.就是说,在Δt时间内,质点转过角度Δθ,此Δθ角叫做质点对O点的角位移.角位移不但有大小而且有转向.一般规定沿逆时针转向的角位移取正值,沿顺时针转向的角位移取负值.

角位移Δθ与时间Δt之比在Δt趋近于零时的极限值为角速度ω叫做某一时刻t质点对O点的瞬时角速度(简称角速度).

单位

圆心角θ越大,它所对的圆弧的弧长越长,二者成正比.因此可以用弧长与半径的比值表示角的大小.

例如,弧长是0.12m,半径是0.1m,那么θ=0.12m÷0.1m=1.2.

弧长与半径的单位都是米,在计算二者之比时要消掉.为了表述的方便,我们“给”θ一个单位:弧度,用符号rad表示.这样,上面计算得到的角θ就是1.2弧度,记为θ=1.2rad.

对于一个圆,θ=2πrad=360°,则角速度角位移的单位是rad,角速度的单位是s-1或rad/s.

方向

角速度是矢量.按右手螺旋定则,大拇指方向为ω方向.当质点作逆时针旋转时,ω向上;作顺时针旋转时,ω向下.

设线速度为v,取圆心为原点,设位矢(位置矢量)为r,则v=ω×r该式可以作为角速度这个物理量的普遍定义式.

矢量性

角坐标φ和角位移Δφ不是矢量.令Δt→0,则角位移Δφ以零为极限,称为无限小角位移.无限小角位移忽略高阶无穷小量后称为微分角位移,记为dφ.可以证明,dφ是矢量.进而,角速度ω=dφ/dt也是矢量.

角速度ω是伪矢量.

右手系改为左手系时,角速度反向.其本质是二阶张量(Ω),而一般矢量的本质是一阶张量,因此,矢量是角速度的简便表达,张量是角速度的准确表达.

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