Формула и пример расчёта
v=ω×r; входы переводятся в согласованные единицы умножением на коэффициент выбранной единицы.
Пример
Угловая скорость = 0,318309886184 об/с; Радиус = 6,56167979003 ft. После согласования единиц: v=ω×r. Результат = 4 м/с.
Условия расчёта
- Радиус измеряют от оси до рассматриваемой точки. Разные точки одного жёсткого диска имеют одинаковую угловую, но различную линейную скорость. Скольжение ремня и деформация отдельно не моделируются. Величины здесь являются модулями без направления вращения.
- В этой форме вводятся неотрицательные модули величин. Если множитель равен нулю, формула может дать нулевой результат. Отрицательные проекции, направление действия и знаки энергетического обмена в этой записи не определяются; для них сначала выберите соответствующую модель и систему знаков.
- Значения примера условные. Точность результата ограничена точностью исходных измерений.
Что именно находит этот расчёт
Свяжите линейную и угловую скорости точки с её расстоянием от оси вращения. Можно найти любую из этих трёх величин, когда две остальные относятся к одной точке и одному режиму вращения.
Искомая величина записывается в м/с. Эта страница предназначена для конкретного сочетания входов: угловая скорость в об/с; радиус в ft. Подпись возле каждого поля является частью условия задачи. Меняя исходные измерения, сохраняйте их физический смысл и относите все параметры к одному образцу, участку или процессу.
Как подготовить измерения
Угловая скорость: выбранная единица — обороты в секунду (об/с). Угловая скорость описывает изменение угла. Полный оборот равен 2π радианам; при переводе оборотов нужен этот геометрический коэффициент. В демонстрационном наборе вводится 0,318309886184 об/с, что соответствует 2 рад/с. Значение примера иллюстрирует вычисление и не является нормой для материала, устройства или процесса.
Радиус: выбранная единица — футы (ft). Используйте расстояние от центра или оси до рассматриваемой точки. Диаметр нужно разделить на два до ввода в поле радиуса. В демонстрационном наборе вводится 6,56167979003 ft, что соответствует 2 м. Значение примера иллюстрирует вычисление и не является нормой для материала, устройства или процесса.
Уравнение и согласование единиц
Для жёсткого вращения v=ωr. Угловую скорость внутри расчёта переводят в радианы в секунду, поэтому обороты в минуту содержат коэффициент 2π/60, а градусы в секунду — π/180.
Используемое уравнение для этой неизвестной: v=ω×r. До его применения каждый вход переводится в согласованную единицу. Для данного набора перевод выглядит так: Угловая скорость: 0,318309886184 об/с × 6,28318530718 = 2 рад/с; Радиус: 6,56167979003 ft × 0,3048 = 2 м. Сначала выполните эти преобразования, затем подставляйте числа в уравнение. Итог уже имеет единицу м/с; дополнительный коэффициент выбранной входной единицы к нему не применяется.
Разбор численного примера
Угловая скорость = 0,318309886184 об/с; Радиус = 6,56167979003 ft. После согласования единиц: v=ω×r. Результат = 4 м/с.
Полный набор после перевода: Угловая скорость = 2 рад/с; Радиус = 2 м. Если проверяете этот пример вручную, сохраняйте коэффициенты без промежуточного округления и выполняйте операции в порядке уравнения. Полученный ответ 4 м/с относится к этому набору значений. В таблице меняется только первый вход, остальные остаются равными демонстрационным; это позволяет увидеть влияние одного параметра.
Как понимать итог
Удвоение радиуса при неизменной угловой скорости удваивает линейную скорость. Один оборот равен 2π радианам; забытый множитель 2π создаёт систематическую ошибку во всех дальнейших расчётах.
Единица ответа м/с фиксирована для этой задачи, даже если входы записаны в других единицах. При смене единицы исходное число нужно пересчитать так, чтобы физическая величина сохранилась. Если переписать только название единицы без изменения числа, получится другая исходная задача и другой результат.
Область применения и границы
Радиус измеряют от оси до рассматриваемой точки. Разные точки одного жёсткого диска имеют одинаковую угловую, но различную линейную скорость. Скольжение ремня и деформация отдельно не моделируются. Величины здесь являются модулями без направления вращения.
В этой форме вводятся неотрицательные модули величин. Если множитель равен нулю, формула может дать нулевой результат. Отрицательные проекции, направление действия и знаки энергетического обмена в этой записи не определяются; для них сначала выберите соответствующую модель и систему знаков.
Источник методики: OpenStax: rotational variables. Для задач, основанных на определении удельной величины, преобразование является алгеброй этого определения; документ BIPM поясняет единицы SI. Коэффициенты перевода проверяются по определениям единиц и справочнику NIST. Эти ссылки не задают свойства вашего материала: такие исходные параметры нужно измерить или взять из документации к своей системе.
Меняем угловая скорость, остальные входы сохраняем
| Угловая скорость, об/с | Результат, м/с |
|---|---|
| 0,159154943092 | 2 |
| 0,318309886184 | 4 |
| 0,636619772368 | 8 |
Значения в таблице округлены для чтения. Для своей величины используйте калькулятор в начале страницы.
Частые вопросы
Какие единицы принимает эта страница?
Угловая скорость: обороты в секунду (об/с); Радиус: футы (ft). Результат выводится в м/с.
Как проверить расчёт вручную?
Приведите входы к согласованным единицам: Угловая скорость: 0,318309886184 об/с × 6,28318530718 = 2 рад/с; Радиус: 6,56167979003 ft × 0,3048 = 2 м. Примените v=ω×r. В примере получается 4 м/с.
Какие ограничения у этой модели?
Радиус измеряют от оси до рассматриваемой точки. Разные точки одного жёсткого диска имеют одинаковую угловую, но различную линейную скорость. Скольжение ремня и деформация отдельно не моделируются. Величины здесь являются модулями без направления вращения. В этой форме вводятся неотрицательные модули величин. Если множитель равен нулю, формула может дать нулевой результат. Отрицательные проекции, направление действия и знаки энергетического обмена в этой записи не определяются; для них сначала выберите соответствующую модель и систему знаков.