La vitesse angulaire est-elle constante : quand, pourquoi et faits détaillés

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Cet article répond à la question quand la vitesse angulaire est-elle constante ? Le taux de changement de déplacement est appelé vitesse.

En termes simples, c'est la vitesse d'un objet avec une direction. La vitesse est liée à un mouvement linéaire, chaque molécule sur l'objet se déplace avec la même vitesse. La vitesse angulaire se rapporte au mouvement où l'objet tourne sur son axe.

Qu'est-ce que la vitesse angulaire ?

Le taux de rotation vectorielle de tout objet autour de son axe est appelé angle vitesse. En termes simples, c'est la mesure de la rapidité avec laquelle la position angulaire d'un objet change.

De la discussion ci-dessus, nous pouvons déduire que la vitesse angulaire est le conjugué de la vitesse pour le mouvement angulaire. La vitesse angulaire est au mouvement angulaire ce que la vitesse est au mouvement linéaire. Nous étudierons plus en détail la vitesse angulaire dans les sections ci-dessous.

La vitesse angulaire est-elle constante
Image : Mouvement angulaire

Générique de l'illustration: dnet basé sur la version raster publiée sous GFDL, Vitesse angulaire, CC BY-SA 3.0

Formule de vitesse angulaire

Comme discuté ci-dessus, la position angulaire d'un objet change avec le temps en mouvement angulaire. La vitesse à laquelle il change est appelée vitesse angulaire. Il peut être donné en termes de termes angulaires ainsi qu'il peut également être dérivé de termes utilisés dans le mouvement linéaire.

La vitesse angulaire peut être trouvée en utilisant la vitesse linéaire si le rayon de mouvement est connu. Voyons les différentes formules de mouvement angulaire ci-dessous-

En ce qui concerne les termes de mouvement linéaire- V=rω

où,

r est le rayon de la trajectoire angulaire suivie par l'objet

V est la vitesse linéaire de l'objet qui est perpendiculaire à la trajectoire circulaire

ω est la vitesse angulaire de l'objet

En ce qui concerne les termes de mouvement angulaire- ω = dθ/dt

où,

theta est le déplacement angulaire de l'objet

oméga est la vitesse angulaire de l'objet

dt est le temps instantané considéré

Quand la vitesse angulaire est-elle constante ?

Lorsqu'un objet se déplace dans un cercle à la même vitesse, on peut en déduire qu'il a une vitesse angulaire constante.

Ainsi, nous pouvons dire que la vitesse angulaire d'un objet est constante lorsqu'il se déplace à la même vitesse dans un mouvement angulaire. La révolution de la Terre est un exemple de mouvement angulaire constant. Il faut 365 jours pour effectuer un mouvement complet autour du Soleil.

Pourquoi la vitesse angulaire est-elle constante ?

La raison pour laquelle la vitesse angulaire est constante est que l'objet en mouvement circulaire couvre tout le temps un déplacement angulaire égal.

Cela se produit lorsque l'objet a la même vitesse tout au long du mouvement angulaire. Il y a des projections égales de déplacement faites par l'objet lorsqu'il se déplace avec une vitesse angulaire constante.

Exemple de vitesse angulaire

La vitesse angulaire est définie pour les objets en mouvement angulaire. Nous pouvons voir un mouvement angulaire autour de nous partout. Il est courant d'observer les mouvements angulaires des objets.

Les mouvements angulaires sont importants pour notre survie. Regardons quelques exemples de mouvement angulaire-

  • Manège- Un manège est un manège dans lequel les enfants sont assis à la circonférence du manège, lorsque le manège est allumé, il commence à tourner autour de son centre. Les enfants commencent également à tourner autour du centre de rotation.
  • Révolution de la Terre– La Terre tourne autour du Soleil avec une période de temps de 365 jours. C'est un exemple de mouvement angulaire de la Terre autour du Soleil.
  • Rotation de la Terre– La Terre tourne autour de son axe (également appelée rotation d'axe). On peut dire que la surface de la Terre est en mouvement angulaire.
  • Haut de jouet– Une toupie de jouet tourne autour de son centre de rotation. Il suit un mouvement angulaire.
  • Un ventilateur de plafond– Les pales du ventilateur de plafond suivent un mouvement angulaire lorsque le ventilateur est allumé.
  • Une danseuse de ballet– Une ballerine tourne avec les orteils comme centre de rotation. La vitesse de rotation change à mesure qu'elle étend et restreint les mouvements de sa main.
  • Une pierre attachée avec du fil - C'est la plus courante exemple de mouvement angulaire. La pierre subit un mouvement angulaire lorsqu'elle est attachée à un fil et tournée.
  • Une voiture ou un vélo roulant sur un chemin circulaire– Les véhicules subissent un mouvement angulaire lorsqu'ils roulent sur une trajectoire circulaire ou courbe.
  • Roues d'automobiles– Les roues des automobiles suivent un mouvement angulaire. Ce mouvement est converti en mouvement linéaire du véhicule. 
  • Une roue géante– La roue géante se déplace en mouvement angulaire. Les cabines sont situées à la circonférence de la roue. Ces cabines suivent le mouvement angulaire avec la roue.

Types de vitesse angulaire

Les vitesses angulaires sont généralement classées en deux types. Nous discuterons de ces types avec quelques exemples de la vie quotidienne dans la section ci-dessous.

Les types de vitesse angulaire sont-

  • Vitesse angulaire orbitale– Ce type de vitesse existe dans un objet lorsque l'ensemble des objets tourne autour d'un centre de rotation commun. L'exemple qui l'explique le mieux est la Terre tournant autour du soleil. La Terre dans son ensemble suit un mouvement circulaire autour du Soleil.
  • Vitesse angulaire de rotation– Ce type de vitesse angulaire existe pour un objet qui tourne ou tourne autour de son centre. Toutes les particules ou molécules de l'objet tournent avec le centre de l'objet comme centre de rotation. Le meilleur exemple pour expliquer la vitesse angulaire de spin est la rotation de la Terre autour de son axe de rotation. La surface de la Terre (y compris le sol, la rivière et la croûte) tourne autour du centre de la Terre. 

Exemple de vitesse angulaire constante

Dans les sections ci-dessus, nous avons discuté d'exemples généraux de vitesse angulaire. Dans cette section, nous discuterons d'exemples de vitesse angulaire constante.

Constante vitesse angulaire des exemples sont donnés ci-dessous-

  • Révolution de la Terre autour du Soleil- Comme la Terre prend le même temps pour effectuer une révolution, on peut dire qu'elle se déplace à une vitesse angulaire constante.
  • Rotation de la Terre autour de son axe de rotation– La Terre met 24 heures pour effectuer une rotation, bien que le nombre diminue légèrement mais que le changement soit très négligeable. On peut dire qu'il suit un mouvement à vitesse angulaire constante.
  • Ventilateur à la même vitesse- Lorsque le régulateur du ventilateur est intact et que le ventilateur tourne à la même vitesse, on peut dire que le ventilateur tourne à vitesse angulaire constante.
  • Révolution de la Lune autour de la Terre- La Lune prend le même temps pour effectuer une révolution autour de la Terre, on peut dire qu'elle suit un mouvement à vitesse angulaire constante.
  • Roues d'un véhicule roulant à vitesse constante– Lorsque le véhicule se déplace à vitesse constante, il est évident que les roues tournent également à vitesse constante ou à vitesse angulaire constante.

La vitesse angulaire ne changera pas s'il y a peu ou pas de résistance au mouvement angulaire. Sans aucune résistance, les objets peuvent facilement atteindre un mouvement de vitesse angulaire.

Qu'arrive-t-il à l'accélération lorsque la vitesse angulaire est constante ?

Le taux de changement de la vitesse angulaire d'un objet est appelée accélération angulaire. Au fur et à mesure de l'ampleur de changements de vitesse angulaire, l'amplitude de l'accélération angulaire change également.

Ainsi, nous pouvons dire que l'accélération angulaire ne changera que s'il y a un changement de vitesse angulaire. S'il n'y a pas de changement de vitesse angulaire, l'accélération angulaire sera nulle.

Conversion du mouvement angulaire en mouvement linéaire

La conversion d'un type de mouvement à un autre est un outil très utile qui nous aide à effectuer diverses tâches. Certains exemples communément connus où nous pouvons voir un mouvement angulaire converti en mouvement linéaire sont énumérés ci-dessous.

  • Automobile– Le mouvement circulaire des roues est traduit en vitesse linéaire de l'automobile.
  • Crémaillère– Le mouvement de crémaillère et pignon est un exemple d'inter conversion de mouvement linéaire au mouvement angulaire.
  • Lancer de marteau– Pendant que l'athlète fait tourner le marteau, le marteau suit un mouvement angulaire. Lorsque l'athlète lâche le marteau, le marteau commence à suivre une trajectoire parabolique.
  • Baller au cricket-Les bras du baller suivent un mouvement angulaire, la balle copie également ce mouvement angulaire. Il est ensuite converti en mouvement linéaire lorsque la balle est relâchée.
  • Frapper une balle de golf– La pointe du bâton de golf suit un mouvement angulaire. Le mouvement angulaire est converti en mouvement linéaire lorsque la balle suit une trajectoire parabolique après avoir été touchée.

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