Nurkkiirus vs tangentsiaalkiirus
Nurkkiirus ja tangentsiaalkiirus on kaks olulist mõistet aine liikumises. Selle artikli eesmärk on kirjeldada kahte mõistet - nurkkiirus ja tangentsiaalkiirus - ning esitada nende vahelised põhierinevused.
Mis on nurkkiirus?
Nurkkiirus on nurkliikumisel arutatav sündmus. Liikumistel, näiteks pöörleva ventilaatori labadel või veorattal, on liikumine nurga all. Nurkliikumise selgitamiseks kasutatakse radiaalset nurka. Selle nurga üks külg liigub objektiga koos, kuna teine jääb maa suhtes paigale. Nurka tuntakse nurknihkena. Nurga nihke muutuse kiirust nimetatakse nurkkiiruseks ja nurkkiiruse muutumiskiirust nurkkiirenduseks. Nurkkiirust väljendatakse kas radiaanides sekundis või pööretena sekundis. Objekti nurkkiiruse muutmiseks on vaja süsteemi mõjutavat välist netomomenti. Teine omadus, mida arutatakse nurkkiirusega, on nurkimpulss. Nurkmoment on võrdne objekti inertsimomendi korrutusega pöörlemistelje ja nurkkiiruse ümber. Süsteemi pöörlemiskineetiline energia on võrdne inertsimomendi ja nurga kiiruse korrutisega jagatud kahega. Nurkkiirus on õige suurus, mis jätab mulje, kui kiiresti objekt pöörleb. Seda tähistatakse tavaliselt ω-ga.
Mis on tangentsiaalkiirus?
Tangentsiaalse kiiruse mõiste mõistmiseks tuleb kõigepealt mõista kiiruse mõistet ristkülikukujulises koordinaatsüsteemis. Vektorkujul võib kiirust tähistada kui positsioonivektori muutumiskiirust. Kui objekt liigub kõverat rada pidi, muutub objekti kiirus mõlema, nii positsioonivektori muutumiskiiruse kui ka suunamuutuse tõttu. Kurvi puutuja on sirge, mis on paralleelne tangendi joonistatud punkti ümbritseva kõvera äärmiselt väikese osaga. Objekti hetkeline lineaarne kiirus on võrdne tangentsiaalkiirusega. Lineaarses liikumises, kuna tangentsiaalkiirus ja joonkiirus on paralleelsed, on tangentsiaalkiirus alati sirgjooneline. Mittelineaarsete liikumiste korral on objekti kiiruse suuna muutmiseks vaja jõudu. Tangentsiaalkiiruse ühik on meetrit sekundis. Ühtlase ümmarguse liikumise korral kipub objekt objekti ja keskme vahelise jõu eemaldamisel liikuma tangentsiaalkiiruse suunas. Objektil, mis liigub ringikujulisel raadiusega r ja mass m nurkkiirusega ω, on tangentsiaalkiirus võrdne raadiuse ja nurkkiiruse korrutisega.
Mis vahe on nurkkiirusel ja tangentsiaalkiirusel?
• Nurkkiirus on nurga omadus, mida mõõdetakse radiaanides sekundis.
• tangentsiaalkiirus on lineaarne omadus, mida mõõdetakse meetrites sekundis.
• Antud raadiuse korral on nurkkiirus ja tangentsiaalkiirus proportsionaalsed.
