Честота на въртене на елемента на формулата. Честота на въртене. Как да определите ъгловата скорост: каква е тази стойност

Целият свят е във вашите ръце - всичко ще бъде както искате

Както каза.

Гледайте внимателно природата и ще разберете всичко много по-добре.

Алберт Айнщайн

Тестване

Скорост (обратно)

Честотата на въртене (циркулация) е физическа величина, равна на броя обороти, които тялото прави за единица време (1 секунда).

За да намерите скоростта на въртене, трябва да разделите броя на оборотите на времето, необходимо за извършване на тези обороти:

Честотата на въртене е реципрочната на периода на въртене:

Скоростта на въртене показва колко оборота се правят за 1 s.

Единицата SI за скорост на въртене е скоростта на въртене, при която тялото прави един оборот за всяка секунда. Тази единица се обозначава по следния начин: или [s -1] (чете се: втора на минус първа степен). Единицата SI за честота се нарича Херц[Hz].

T- период на обръщение

ν - честота на циркулация

н- брой обороти

Tе времето, необходимо на тялото да направи N оборота около обиколката

Броят на повторенията на всякакви събития или тяхното появяване в една единица на таймера се нарича честота. Тази физична величина се измерва в херци - Hz (Hz). Означава се с буквите ν, f, F и е отношението на броя на повтарящите се събития към периода от време, през който са се случили.

Когато един обект се върти около центъра си, можем да говорим за такова физическо количество, като честотата на въртене, формула:

  • N е броят на оборотите около ос или около кръг,
  • t е времето, през което са направени.

В системата SI се обозначава като - s-1 (s-1) и се означава като обороти в секунда (r / s). Използват се и други единици за ротация. Когато описват въртенето на планетите около Слънцето, те говорят за обороти в часове. Юпитер се върти веднъж на всеки 9,92 часа, докато Земята и Луната се въртят за 24 часа.

Номинална скорост на въртене

Преди да се дефинира това понятие, е необходимо да се определи какъв е номиналният режим на работа на устройството. Това е такъв ред на работа на устройството, при който се постига най-голяма ефективност и надеждност на процеса за дълъг период от време. Въз основа на това номиналната скорост на въртене е броят обороти в минута при работа в номинален режим. Времето, необходимо за един оборот, е 1/v секунда. Нарича се период на въртене T. И така, връзката между периода на революция и честотата има формата:

За ваша информация.Скоростта на въртене на вала на асинхронния двигател е 3000 об/мин, това е номиналната скорост на въртене на изходния вал на вала при номиналния режим на работа на електродвигателя.

Как да намерите или разберете честотите на въртене на различни механизми? За това се използва устройство, наречено тахометър.

Ъглова скорост

Когато едно тяло се движи в кръг, не всичките му точки се движат с еднаква скорост спрямо оста на въртене. Ако вземем лопатките на конвенционален домакински вентилатор, който се върти около вала, тогава точката, разположена по-близо до вала, има скорост на въртене, по-голяма от маркираната точка на ръба на лопатката. Това означава, че те имат различна линейна скорост на въртене. В същото време ъгловата скорост на всички точки е еднаква.

Ъгловата скорост е промяната в ъгъла за единица време, а не разстоянието. Означава се с буквата от гръцката азбука - ω и има единица радиани в секунда (rad/s). С други думи, ъгловата скорост е вектор, свързан с оста на въртене на обекта.

Формулата за изчисляване на връзката между ъгъла на завъртане и времевия интервал изглежда така:

  • ω е ъгловата скорост (rad/s);
  • ∆ϕ е промяната в ъгъла на отклонение по време на въртене (rad.);
  • ∆t е времето, изразходвано за отклонението (s).

Обозначаването на ъгловата скорост се използва при изучаването на законите на въртене. Използва се за описание на движението на всички въртящи се тела.

Ъглова скорост в конкретни случаи

На практика те рядко работят със стойности на ъгловата скорост. Той е необходим при разработването на дизайна на въртящи се механизми: скоростни кутии, скоростни кутии и други неща.

Можете да го изчислите с помощта на формулата. За да направите това, използвайте връзката между ъгловата скорост и скоростта на въртене.

  • π е число, равно на 3,14;
  • ν - скорост на въртене, (rpm).

Като пример може да се вземе предвид ъгловата скорост и скоростта на въртене на диска на колелото по време на движение на мотоблока. Често е необходимо да се намали или увеличи скоростта на механизма. За това се използва устройство под формата на скоростна кутия, с помощта на което се намалява скоростта на въртене на колелата. При максимална скоростдвижение от 10 км/ч, колелото прави около 60 об/мин. След преобразуване на минути в секунди, тази стойност е 1 об./мин./сек. След заместване на данните във формулата, резултатът ще бъде:

ω \u003d 2 * π * ν \u003d 2 * 3,14 * 1 \u003d 6,28 rad / s.

За ваша информация.Често се изисква намаляване на ъгловата скорост, за да се увеличи въртящият момент или теглителното усилие на механизмите.

Как да определите ъгловата скорост

Принципът на определяне на ъгловата скорост зависи от това как се извършва движението в кръг. Ако е равномерно, тогава се използва формулата:

Ако не, тогава ще трябва да изчислите стойностите на моментната или средната ъглова скорост.

Въпросната величина е векторна и за определяне на нейната посока се използва правилото на Максуел. На общ език - правилото на гимлета. Векторът на скоростта има същата посока като транслационното движение на винта с дясна резба.

Нека вземем пример как да определим ъглова скорост, знаейки, че ъгълът на въртене на диск с радиус 0,5 m варира според закона ϕ = 6*t:

ω = ϕ / t = 6 * t / t = 6 s-1

Векторът ω се променя поради въртенето в пространството на оста на въртене и когато се променя стойността на модула на ъгловата скорост.

Ъгъл на въртене и период на въртене

Да разгледаме точка А върху обект, въртящ се около оста си. При завъртане за определен период от време, той ще промени позицията си върху линията на кръга под определен ъгъл. Това е ъгълът на въртене. Измерва се в радиани, тъй като единицата се приема като сегмент от окръжност, равен на радиуса. Друга мярка за ъгъла на въртене е градус.

Когато в резултат на въртенето точка А се върне на първоначалното си място, това означава, че тя е направила пълен оборот. Ако движението му се повтори n пъти, тогава те говорят за определен брой обороти. Въз основа на това може да се вземе предвид 1/2, 1/4 оборот и така нататък. Ярък практически пример за това е пътят, който фрезата прави при фрезоване на част, фиксирана в центъра на шпиндела на машината.

внимание!Ъгълът на въртене има посока. Той е отрицателен, когато въртенето е по посока на часовниковата стрелка, и положителен, когато въртенето е обратно на часовниковата стрелка.

Ако тялото се движи равномерно по окръжността, можем да говорим за постоянна ъглова скорост по време на движение, ω = const.

В този случай характеристики като:

  • период на въртене - T, това е времето, необходимо за пълно завъртане на точка при кръгово движение;
  • честота на въртене - ν, това е общият брой обороти, които една точка прави по кръгов път за единичен интервал от време.

интересноСпоред известни данни Юпитер се върти около Слънцето за 12 години. Когато Земята през това време прави почти 12 оборота около Слънцето. Точната стойност на периода на революция на кръгъл гигант е 11,86 земни години.

Циклична скорост (циркулация)

Скаларната стойност, която измерва честотата на въртеливото движение, се нарича циклична ротационна честота. Това е ъглова честота, равна не на самия вектор на ъгловата скорост, а на неговия модул. Нарича се още радиална или кръгова честота.

Цикличната честота на въртене е броят на оборотите на тялото за 2 * π секунди.

За AC двигатели тази честота е асинхронна. Скоростта на ротора им изостава от скоростта магнитно полестатор. Стойността, която определя това забавяне, се нарича приплъзване - S. В процеса на плъзгане валът се върти, тъй като в ротора се появява електрически ток. Приплъзването е допустимо до определена стойност, превишаването на която води до прегряване на асинхронната машина и нейните намотки могат да изгорят.

Устройството на този тип двигател се различава от устройството на DC машини, където проводящата рамка се върти в полето на постоянни магнити. Голям бройрамката съдържаше котвата, много електромагнити формираха основата на статора. При трифазните AC машини е точно обратното.

Когато асинхронният двигател работи, статорът има въртящо се магнитно поле. Винаги зависи от параметрите:

  • честота на мрежата;
  • брой двойки полюси.

Скоростта на въртене на ротора е правопропорционална на скоростта на магнитното поле на статора. Полето се създава от три намотки, които са разположени под ъгъл от 120 градуса една спрямо друга.

Промяна от ъглова към линейна скорост

Има разлика между линейната скорост на точка и ъгловата скорост. Когато сравнявате стойностите в изразите, описващи правилата на ротация, можете да видите общото между тези две понятия. Всяка точка B, принадлежаща на окръжност с радиус R, прави път, равен на 2*π*R. При това тя прави едно завъртане. Като се има предвид, че времето, необходимо за това, е периодът T, модулната стойност на линейната скорост на точка B се намира чрез следното действие:

ν \u003d 2 * π * R / T = 2 * π * R * ν.

Тъй като ω = 2*π*ν, се оказва:

Следователно линейната скорост на точка В е толкова по-голяма, колкото по-далеч от центъра на въртене е точката.

За ваша информация.Ако считаме за такава точка градове на географската ширина на Санкт Петербург, тяхната линейна скорост спрямо земната ос е 233 m/s. За обекти на екватора - 465 m/s.

Числената стойност на вектора на ускорението на точка B, движеща се равномерно, се изразява чрез Р и ъглова скорост, по този начин:

a = ν2/ R, замествайки тук ν = ω* R, получаваме: a = ν2/ R = ω2* R.

Това означава, че колкото по-голям е радиусът на окръжността, по която се движи точката B, толкова по-голяма е стойността на нейното ускорение по модул. Колкото по-далеч е точката твърдо тялодалеч от оста на въртене, толкова по-голямо ускорение има.

Следователно е възможно да се изчислят ускоренията, модулите на скоростите на необходимите точки на телата и техните позиции във всеки момент от времето.

Разбирането и способността да се използват изчисления и да не се объркват в дефинициите ще помогнат на практика да се изчислят линейните и ъгловите скорости, както и свободното преминаване от една стойност към друга в изчисленията.

Видео

Фондация Уикимедия. 2010 г.

Вижте какво е "Честота на въртене" в други речници:

VK скорост- честота на въртене на вятърното колело Ъгълът, изминат от VC перката за единица време, измерен в обороти за единица време или в радиани. [GOST R 51237 98] Теми за вятърна енергия Синоними скорост на въртене на вятърна турбина EN скорост на въртене ... Ръководство за технически преводач

честота на въртене- скорост на въртене ... Ръководство за технически преводач

Честота на въртене- 3.113 Скоростта е броят на оборотите за единица време.

Честотата на въртене е физическа величина, характеристика на периодичен процес, равно на числотопълни цикли, завършени за единица време. Стандартна нотация във формули - υ, f , ω или Е . Единицата за честота в Международната система от единици (SI) обикновено е херц (Hz, Hz). Реципрочната стойност на честотата се нарича период.

Периодичният сигнал се характеризира с моментна честота, която е скоростта на промяна на фазата, но същият сигнал може да бъде представен като сума от хармонични спектрални компоненти, които имат свои собствени честоти. Свойствата на моментната честота и честотата на спектралния компонент са различни, можете да прочетете повече за това, например, в книгата на Финк "Сигнали, смущения, грешки".

В теоретичната физика, както и в някои приложни електротехнически и радиотехнически изчисления, е удобно да се използва допълнителна величина - циклична (кръгова, радиална, ъглова) честота (означена ω ). Цикличната честота е свързана с честотата на трептене чрез връзката ω=2 πf . В математически смисъл цикличната честота е първата производна на общата фаза на трептенията по отношение на времето. Единицата за циклична честота е радиани в секунда (rad/s, rad/s).

В механиката, когато се разглежда въртеливото движение, аналогът на цикличната честота е ъгловата скорост.

Честотата на дискретните събития (честотата на импулса) е физическа величина, равна на броя на дискретните събития, възникващи за единица време. Единицата за честота на дискретните събития е секунда на минус първа степен ( s −1, s−1), но на практика херца обикновено се използва за изразяване на честотата на импулса.

Скоростта на въртене е физическа величина, равна на броя на пълните обороти за единица време. Единицата за скорост на въртене е секунда на минус първа степен ( s −1, s−1), обороти в секунда. Често използваните единици са обороти в минута, обороти в час и т.н.

Други величини, свързани с честотата

  • Честотна лента - fмакс fмин
  • Честотен интервал - дневник ( fмакс / fмин )
  • Отклонение на честотата - Δ f /2
  • Месечен цикъл - 1/ f
  • дължина на вълната - υ/ f
  • Ъглова скорост (скорост на въртене) - / дт ; FBP

Метрологични аспекти

измервания

Честотометрите се използват за измерване на честота. различни видове, включително: за измерване на честотата на импулсите - електронно броене и кондензатор, за определяне на честотите на спектрални компоненти - резонансни и хетеродинни честотомери, както и спектрални анализатори.

За възпроизвеждане на честотата със зададена точност се използват различни мерки - честотни стандарти (висока точност), честотни синтезатори, генератори на сигнали и др.

Сравнете честотите с честотен компаратор или с осцилоскоп, като използвате фигурите на Лисажу.

Стандарти

Държавен първичен еталон за единици за време, честота и национална времева скала GET 1-98 - намира се във VNIIFTRI

Вторичен стандарт на единицата за време и честота VET 1-10-82 - намира се в SNIIM (Новосибирск)

При проектирането на оборудването е необходимо да се знае броят на оборотите на електродвигателя. За изчисляване на скоростта има специални формули, които са различни за AC и DC двигатели.

Синхронни и асинхронни електрически машини

Има три вида AC двигатели: синхронни, чиято ъглова скорост на ротора съвпада с ъгловата честота на магнитното поле на статора; асинхронни - при тях въртенето на ротора изостава от въртенето на полето; колектор, чийто дизайн и принцип на работа са подобни на двигателите с постоянен ток.

Синхронна скорост

Скоростта на въртене на електрическа машина с променлив ток зависи от ъгловата честота на магнитното поле на статора. Тази скорост се нарича синхронна. При синхронните двигатели валът се върти с еднаква скорост, което е предимство на тези електрически машини.

За да направите това, в ротора на машини с висока мощност има намотка, към която се прилага постоянно напрежение, което създава магнитно поле. При устройства с ниска мощност постоянните магнити се вкарват в ротора или има ясно изразени полюси.

приплъзване

При асинхронните машини броят на оборотите на вала е по-малък от синхронната ъглова честота. Тази разлика се нарича "S" приплъзване. Поради приплъзването на ротора, електричествои валът се върти. Колкото по-голямо е S, толкова по-висок е въртящият момент и толкова по-ниска е скоростта. Ако обаче приплъзването надвиши определена стойност, електродвигателят спира, започва да прегрява и може да се повреди. Скоростта на въртене на такива устройства се изчислява по формулата на фигурата по-долу, където:

  • n е броят на оборотите в минута,
  • f - честота на мрежата,
  • p е броят на двойките полюси,
  • s - приплъзване.

Има два вида такива устройства:

  • С ротор с катерица. Намотката в него е излята от алуминий по време на производствения процес;
  • С фазов ротор. Намотките са направени от тел и са свързани към допълнителни съпротивления.

Контрол на скоростта

В процеса на работа става необходимо да се регулира броят на оборотите на електрическите машини. Извършва се по три начина:

  • Увеличаване на допълнителното съпротивление в роторната верига на електродвигатели с фазов ротор. Ако е необходимо да се намали значително скоростта, е позволено да се свържат не три, а две съпротивления;
  • Връзка допълнително съпротивлениевъв веригата на статора. Използва се за стартиране на електрически машини с висока мощност и за регулиране на скоростта на малки електрически двигатели. Например, броят на оборотите на настолен вентилатор може да бъде намален чрез свързване на лампа с нажежаема жичка или кондензатор последователно с него. Същият резултат дава намаляване на захранващото напрежение;
  • Промяна на честотата на мрежата. Подходящ за синхронни и асинхронни двигатели.

внимание!Скоростта на въртене на колекторните електродвигатели, работещи от променливотокова мрежа, не зависи от честотата на мрежата.

DC двигатели

В допълнение към машините с променлив ток има електрически двигатели, свързани към мрежата за постоянен ток. Броят на оборотите на такива устройства се изчислява по напълно различни формули.

Номинална скорост на въртене

Броят на оборотите на машината с постоянен ток се изчислява по формулата на фигурата по-долу, където:

  • n е броят на оборотите в минута,
  • U - мрежово напрежение,
  • Rya и Iya - съпротивление и ток на котвата,
  • Ce – константа на двигателя (зависи от вида на електрическата машина),
  • F е магнитното поле на статора.

Тези данни съответстват на номиналните стойности на параметрите на електрическата машина, напрежението на възбудителната намотка и арматурата или въртящия момент на вала на двигателя. Смяната им ви позволява да регулирате скоростта. Много е трудно да се определи магнитният поток в истински двигател, поради което за изчисления се използва силата на тока, протичащ през намотката на възбуждане или напрежението на котвата.

Броят на оборотите на AC колекторните двигатели може да се намери по същата формула.

Контрол на скоростта

Регулирането на скоростта на електродвигател, работещ от мрежа с постоянен ток, е възможно в широк диапазон. Предлага се в два диапазона:

  1. Нагоре от номинала. За да направите това, магнитният поток се намалява с помощта на допълнителни съпротивления или регулатор на напрежението;
  2. Надолу от пар. За целта е необходимо да се намали напрежението на арматурата на електродвигателя или да се включи съпротивление последователно с него. Освен намаляване на скоростта, това се прави при стартиране на електродвигателя.

Знаейки какви формули се използват за изчисляване на скоростта на въртене на електродвигателя е необходимо при проектирането и пускането в експлоатация на оборудването.

Видео

Тъй като линейната скорост равномерно променя посоката, тогава движението по окръжността не може да се нарече равномерно, то е равномерно ускорено.

Ъглова скорост

Изберете точка от кръга 1 . Нека изградим радиус. За единица време точката ще се премести в точката 2 . В този случай радиусът описва ъгъла. Ъгловата скорост е числено равна на ъгъла на завъртане на радиуса за единица време.

Период и честота

Период на въртене Tе времето, необходимо на тялото да направи едно завъртане.

RPM е броят обороти в секунда.

Честотата и периодът са свързани с връзката

Връзка с ъгловата скорост

Скорост на линията

Всяка точка от кръга се движи с определена скорост. Тази скорост се нарича линейна. Посоката на вектора на линейната скорост винаги съвпада с допирателната към окръжността.Например, искри изпод мелница се движат, повтаряйки посоката на моментната скорост.


Помислете за точка от окръжност, която прави едно завъртане, времето, което е изразходвано – това е периодът T. Пътят, изминат от точка, е обиколката на окръжност.

центростремително ускорение

При движение по окръжност векторът на ускорението винаги е перпендикулярен на вектора на скоростта, насочен към центъра на окръжността.

Използвайки предишните формули, можем да изведем следните отношения


Точките, лежащи на една и съща права линия, излизаща от центъра на кръга (например, това могат да бъдат точки, които лежат на спиците на колелото), ще имат еднакви ъглови скорости, период и честота. Тоест те ще се въртят по един и същи начин, но с различни линейни скорости. Колкото по-далеч е точката от центъра, толкова по-бързо ще се движи.

Законът за събиране на скоростите е валиден и за въртеливото движение. Ако движението на тяло или референтна система не е равномерно, тогава законът се прилага за моментални скорости. Например, скоростта на човек, който върви по ръба на въртяща се въртележка, е равна на векторната сума на линейната скорост на въртене на ръба на въртележката и скоростта на човека.

Земята участва в две основни въртеливи движения: дневно (около оста си) и орбитално (около Слънцето). Периодът на въртене на Земята около Слънцето е 1 година или 365 дни. Земята се върти около оста си от запад на изток, периодът на това въртене е 1 ден или 24 часа. Географската ширина е ъгълът между равнината на екватора и посоката от центъра на Земята към точка на нейната повърхност.

Според втория закон на Нютон причината за всяко ускорение е сила. Ако движещо се тяло изпитва центростремително ускорение, тогава природата на силите, които причиняват това ускорение, може да бъде различна. Например, ако едно тяло се движи в кръг по въже, вързано за него, тогава активна силае еластичната сила.

Ако тяло, лежащо върху диск, се върти заедно с диска около оста си, тогава такава сила е силата на триене. Ако силата престане да действа, тогава тялото ще продължи да се движи по права линия

Помислете за движението на точка по окръжност от A до B. Линейната скорост е равна на v AИ v Бсъответно. Ускорението е промяната на скоростта за единица време. Нека намерим разликата на векторите.

Ъглова скорост

Изберете точка от кръга 1 2

Период и честота

Период на въртене T

Връзка с ъгловата скорост

Скорост на линията

T

Въртене на Земята

v AИ v Б

Има векторна разлика . Тъй като получаваме

Циклоидно движение*

Броят на повторенията на всякакви събития или тяхното появяване в една единица на таймера се нарича честота. Тази физична величина се измерва в херци - Hz (Hz). Означава се с буквите ν, f, F и е отношението на броя на повтарящите се събития към периода от време, през който са се случили.

Когато обектът се върти около центъра си, можем да говорим за такова физическо количество като честотата на въртене, формула:

  • N е броят на оборотите около ос или около кръг,
  • t е времето, през което са направени.

В системата SI се обозначава като - s-1 (s-1) и се означава като обороти в секунда (r / s). Използват се и други единици за ротация. Когато описват въртенето на планетите около Слънцето, те говорят за обороти в часове. Юпитер се върти веднъж на всеки 9,92 часа, докато Земята и Луната се въртят за 24 часа.

Номинална скорост на въртене

Преди да се дефинира това понятие, е необходимо да се определи какъв е номиналният режим на работа на устройството. Това е такъв ред на работа на устройството, при който се постига най-голяма ефективност и надеждност на процеса за дълъг период от време. Въз основа на това номиналната скорост на въртене е броят обороти в минута при работа в номинален режим. Времето, необходимо за един оборот, е 1/v секунда. Нарича се период на въртене T. И така, връзката между периода на революция и честотата има формата:

За ваша информация.Скоростта на въртене на вала на асинхронния двигател е 3000 об/мин, това е номиналната скорост на въртене на изходния вал на вала при номиналния режим на работа на електродвигателя.

Как да намерите или разберете честотите на въртене на различни механизми? За това се използва устройство, наречено тахометър.

Ъглова скорост

Когато едно тяло се движи в кръг, не всичките му точки се движат с еднаква скорост спрямо оста на въртене. Ако вземем лопатките на конвенционален домакински вентилатор, който се върти около вала, тогава точката, разположена по-близо до вала, има скорост на въртене, по-голяма от маркираната точка на ръба на лопатката. Това означава, че те имат различна линейна скорост на въртене. В същото време ъгловата скорост на всички точки е еднаква.

Ъгловата скорост е промяната в ъгъла за единица време, а не разстоянието. Означава се с буквата от гръцката азбука - ω и има единица радиани в секунда (rad/s). С други думи, ъгловата скорост е вектор, свързан с оста на въртене на обекта.

Формулата за изчисляване на връзката между ъгъла на завъртане и времевия интервал изглежда така:

  • ω е ъгловата скорост (rad/s);
  • ∆ϕ е промяната в ъгъла на отклонение по време на въртене (rad.);
  • ∆t е времето, изразходвано за отклонението (s).

Обозначаването на ъгловата скорост се използва при изучаването на законите на въртене. Използва се за описание на движението на всички въртящи се тела.

Ъглова скорост в конкретни случаи

На практика те рядко работят със стойности на ъгловата скорост. Той е необходим при разработването на дизайна на въртящи се механизми: скоростни кутии, скоростни кутии и други неща.

Можете да го изчислите с помощта на формулата. За да направите това, използвайте връзката между ъгловата скорост и скоростта на въртене.

  • π е число, равно на 3,14;
  • ν - скорост на въртене, (rpm).

Като пример може да се вземе предвид ъгловата скорост и скоростта на въртене на диска на колелото по време на движение на мотоблока. Често е необходимо да се намали или увеличи скоростта на механизма. За това се използва устройство под формата на скоростна кутия, с помощта на което се намалява скоростта на въртене на колелата. При максимална скорост от 10 км/ч колелото прави около 60 оборота в минута. След преобразуване на минути в секунди, тази стойност е 1 об./мин./сек. След заместване на данните във формулата, резултатът ще бъде:

ω \u003d 2 * π * ν \u003d 2 * 3,14 * 1 \u003d 6,28 rad / s.

За ваша информация.Често се изисква намаляване на ъгловата скорост, за да се увеличи въртящият момент или теглителното усилие на механизмите.

Как да определите ъгловата скорост

Принципът на определяне на ъгловата скорост зависи от това как се извършва движението в кръг. Ако е равномерно, тогава се използва формулата:

Ако не, тогава ще трябва да изчислите стойностите на моментната или средната ъглова скорост.

Въпросната величина е векторна и за определяне на нейната посока се използва правилото на Максуел. На общ език - правилото на гимлета. Векторът на скоростта има същата посока като транслационното движение на винта с дясна резба.

Нека разгледаме пример как да определим ъгловата скорост, като знаем, че ъгълът на въртене на диск с радиус 0,5 m варира според закона ϕ = 6*t:

ω = ϕ / t = 6 * t / t = 6 s-1

Векторът ω се променя поради въртенето в пространството на оста на въртене и когато се променя стойността на модула на ъгловата скорост.

Ъгъл на въртене и период на въртене

Да разгледаме точка А върху обект, въртящ се около оста си. При завъртане за определен период от време, той ще промени позицията си върху линията на кръга под определен ъгъл. Това е ъгълът на въртене. Измерва се в радиани, тъй като единицата се приема като сегмент от окръжност, равен на радиуса. Друга мярка за ъгъла на въртене е градус.

Когато в резултат на въртенето точка А се върне на първоначалното си място, това означава, че тя е направила пълен оборот. Ако движението му се повтори n пъти, тогава те говорят за определен брой обороти. Въз основа на това може да се вземе предвид 1/2, 1/4 оборот и така нататък. Ярък практически пример за това е пътят, който фрезата прави при фрезоване на част, фиксирана в центъра на шпиндела на машината.

внимание!Ъгълът на въртене има посока. Той е отрицателен, когато въртенето е по посока на часовниковата стрелка, и положителен, когато въртенето е обратно на часовниковата стрелка.

Ако тялото се движи равномерно по окръжността, можем да говорим за постоянна ъглова скорост по време на движение, ω = const.

В този случай характеристики като:

  • период на въртене - T, това е времето, необходимо за пълно завъртане на точка при кръгово движение;
  • честота на въртене - ν, това е общият брой обороти, които една точка прави по кръгов път за единичен интервал от време.

интересноСпоред известни данни Юпитер се върти около Слънцето за 12 години. Когато Земята през това време прави почти 12 оборота около Слънцето. Точната стойност на периода на революция на кръгъл гигант е 11,86 земни години.

Циклична скорост (циркулация)

Скаларната стойност, която измерва честотата на въртеливото движение, се нарича циклична ротационна честота. Това е ъглова честота, равна не на самия вектор на ъгловата скорост, а на неговия модул. Нарича се още радиална или кръгова честота.

Цикличната честота на въртене е броят на оборотите на тялото за 2 * π секунди.

За AC двигатели тази честота е асинхронна. Скоростта на ротора им изостава от скоростта на магнитното поле на статора. Стойността, която определя това забавяне, се нарича приплъзване - S. В процеса на плъзгане валът се върти, тъй като в ротора се появява електрически ток. Приплъзването е допустимо до определена стойност, превишаването на която води до прегряване на асинхронната машина и нейните намотки могат да изгорят.

Устройството на този тип двигател се различава от устройството на DC машини, където проводящата рамка се върти в полето на постоянни магнити. Голям брой рамки съдържаха котвата, много електромагнити формираха основата на статора. При трифазните AC машини е точно обратното.

Когато асинхронният двигател работи, статорът има въртящо се магнитно поле. Винаги зависи от параметрите:

  • честота на мрежата;
  • брой двойки полюси.

Скоростта на въртене на ротора е правопропорционална на скоростта на магнитното поле на статора. Полето се създава от три намотки, които са разположени под ъгъл от 120 градуса една спрямо друга.

Промяна от ъглова към линейна скорост

Има разлика между линейната скорост на точка и ъгловата скорост. Когато сравнявате стойностите в изразите, описващи правилата на ротация, можете да видите общото между тези две понятия. Всяка точка B, принадлежаща на окръжност с радиус R, прави път, равен на 2*π*R. При това тя прави едно завъртане. Като се има предвид, че времето, необходимо за това, е периодът T, модулната стойност на линейната скорост на точка B се намира чрез следното действие:

ν \u003d 2 * π * R / T = 2 * π * R * ν.

Тъй като ω = 2*π*ν, се оказва:

Следователно линейната скорост на точка В е толкова по-голяма, колкото по-далеч от центъра на въртене е точката.

За ваша информация.Ако считаме за такава точка градове на географската ширина на Санкт Петербург, тяхната линейна скорост спрямо земната ос е 233 m/s. За обекти на екватора - 465 m/s.

Числената стойност на вектора на ускорението на точка B, движеща се равномерно, се изразява чрез Р и ъглова скорост, по този начин:

a = ν2/ R, замествайки тук ν = ω* R, получаваме: a = ν2/ R = ω2* R.

Това означава, че колкото по-голям е радиусът на окръжността, по която се движи точката B, толкова по-голяма е стойността на нейното ускорение по модул. Колкото по-далеч се намира точка на твърдо тяло от оста на въртене, толкова по-голямо е нейното ускорение.

Следователно е възможно да се изчислят ускоренията, модулите на скоростите на необходимите точки на телата и техните позиции във всеки момент от времето.

Разбирането и способността да се използват изчисления и да не се объркват в дефинициите ще помогнат на практика да се изчислят линейните и ъгловите скорости, както и свободното преминаване от една стойност към друга в изчисленията.

Видео

Онлайн тестване

Тъй като линейната скорост равномерно променя посоката си, движението по окръжността не може да се нарече равномерно, то е равномерно ускорено.

Ъглова скорост

Изберете точка от кръга 1 . Нека изградим радиус. За единица време точката ще се премести в точката 2 . В този случай радиусът описва ъгъла. Ъгловата скорост е числено равна на ъгъла на завъртане на радиуса за единица време.

Период и честота

Период на въртене Tе времето, необходимо на тялото да направи едно завъртане.

RPM е броят обороти в секунда.

Честотата и периодът са свързани с връзката

Връзка с ъгловата скорост

Скорост на линията

Всяка точка от кръга се движи с определена скорост. Тази скорост се нарича линейна. Посоката на вектора на линейната скорост винаги съвпада с допирателната към окръжността.Например, искри изпод мелница се движат, повтаряйки посоката на моментната скорост.

Помислете за точка от окръжност, която прави едно завъртане, времето, което е изразходвано – това е периодът T. Пътят, изминат от точка, е обиколката на окръжност.

центростремително ускорение

При движение по окръжност векторът на ускорението винаги е перпендикулярен на вектора на скоростта, насочен към центъра на окръжността.

Използвайки предишните формули, можем да изведем следните отношения

Точките, лежащи на една и съща права линия, излизаща от центъра на кръга (например, това могат да бъдат точки, които лежат на спиците на колелото), ще имат еднакви ъглови скорости, период и честота. Тоест те ще се въртят по един и същи начин, но с различни линейни скорости. Колкото по-далеч е точката от центъра, толкова по-бързо ще се движи.

Законът за събиране на скоростите е валиден и за въртеливото движение. Ако движението на тяло или референтна система не е равномерно, тогава законът се прилага за моментните скорости. Например, скоростта на човек, който върви по ръба на въртяща се въртележка, е равна на векторната сума на линейната скорост на въртене на ръба на въртележката и скоростта на човека.

Въртене на Земята

Земята участва в две основни въртеливи движения: дневно (около оста си) и орбитално (около Слънцето). Периодът на въртене на Земята около Слънцето е 1 година или 365 дни. Земята се върти около оста си от запад на изток, периодът на това въртене е 1 ден или 24 часа. Географската ширина е ъгълът между равнината на екватора и посоката от центъра на Земята към точка на нейната повърхност.

Връзка с втория закон на Нютон

Според втория закон на Нютон причината за всяко ускорение е сила. Ако движещо се тяло изпитва центростремително ускорение, тогава природата на силите, които причиняват това ускорение, може да бъде различна. Например, ако едно тяло се движи в кръг по въже, вързано за него, тогава действащата сила е еластичната сила.

Ако тяло, лежащо върху диск, се върти заедно с диска около оста си, тогава такава сила е силата на триене. Ако силата престане да действа, тогава тялото ще продължи да се движи по права линия

Как да изведем формулата за центростремително ускорение

Помислете за движението на точка по окръжност от A до B. Линейната скорост е равна на v AИ v Бсъответно. Ускорението е промяната на скоростта за единица време. Нека намерим разликата на векторите.

Има векторна разлика . Тъй като получаваме

Циклоидно движение*

В отправната система, свързана с колелото, точката се върти равномерно по окръжност с радиус R със скорост, която се променя само по посока. Центростремителното ускорение на точката е насочено по радиуса към центъра на окръжността.

Сега нека да преминем към фиксирана система, свързана със земята. Общото ускорение на точка А ще остане същото както по абсолютна стойност, така и по посока, тъй като при движение от една инерционна системапозоваването на друго ускорение не се променя. От гледна точка на неподвижен наблюдател, траекторията на точка А вече не е кръг, а по-сложна крива (циклоида), по която точката се движи неравномерно.

Моментната скорост се определя по формулата