Aceleração Angular

Definição

A aceleração angular é a taxa de variação temporal da velocidade angular com o tempo de um objeto em movimento. Aceleração é a mudança na velocidade de mover um objeto em relação ao tempo.

Se o objeto se move em uma direção circular, sua velocidade é chamada velocidade angular.

A aceleração angular também é conhecida como aceleração rotacional. É uma expressão quantitativa da mudança na velocidade angular por unidade de tempo. O vetor de aceleração, magnitude ou comprimento é diretamente proporcional à taxa de variação da velocidade angular.

A aceleração angular, também chamada aceleração rotacional, é uma expressão quantitativa da mudança na velocidade angular pela qual um objeto em rotação sofre por unidade de tempo.

É uma quantidade vetorial, consistindo em um componente de magnitude e em duas direções ou sentidos definidos.

O que é aceleração angular?

A Terra completa uma revolução completa em torno do Sol, 360 graus (2p radianos), a cada 365,24 dias.

Isso significa que o ângulo formado por uma linha imaginária que conecta a Terra ao Sol muda um pouco menos de 1 grau (p/180 radianos) por dia.

Os cientistas usam o termo velocidade angular para descrever o movimento de uma linha imaginária.

A aceleração angular de um objeto é igual à taxa na qual essa velocidade muda.

A aceleração angular depende do ponto de referência escolhido.

Uma linha imaginária que conecta a Terra ao Sol muda sua velocidade angular muito mais lentamente do que uma linha imaginária que conecta a Terra ao centro da galáxia. Ao discutir a aceleração angular, não é necessário que o objeto em questão viaje em um caminho completo ao redor do ponto de referência.

Pode-se discutir a mudança da velocidade angular de um carro em relação a outro ou a um átomo de hidrogênio em vibração em relação ao átomo de oxigênio maior em uma molécula de água.

No jargão da física, a aceleração é sempre uma quantidade vetorial, independentemente de ser linear ou angular. Se um carro em movimento a uma velocidade de 33 pés / segundo (10 m / s) pisar no freio para parar após 2 segundos, um cientista descreveria a aceleração linear média do carro como ft/s² ( m/s²).

Ao descrever a aceleração angular, o movimento no sentido anti-horário é considerado positivo e a rotação no sentido horário é negativa.

Os cientistas usam a letra grega alfa, a, para indicar a aceleração angular.

Por convenção, os vetores estão em negrito e seus valores escalares são indicados usando fonte não em negrito. Assim, a refere-se à sua magnitude.

A aceleração angular pode ser escrita nos componentes como a, a, b, c>, onde a é a aceleração angular em torno do eixo x, b é a aceleração em torno do eixo y ec é a aceleração em torno do eixo z.

Todas as quantidades lineares usadas para descrever objetos ou sistemas na mecânica newtoniana têm análogos angulares.

A versão angular do famoso F = ma de Newton é t = Ia, onde t é torque e I é o momento de inércia do sistema. Essas duas últimas quantidades são os equivalentes angulares de força e massa, respectivamente.

Em certas configurações, a aceleração angular de um sistema em torno de um eixo está relacionada à aceleração linear do sistema através do espaço.

Por exemplo, a distância que uma bola percorre em um determinado período de tempo está relacionada à rapidez com que sua superfície externa gira em torno de seu centro, desde que se assuma que a bola não está derrapando ou escorregando.

Assim, a velocidade linear da bola, s, deve estar relacionada à velocidade angular ? pela fórmula s=?r, em que r é o raio da bola.

Portanto, o tamanho da aceleração linear deve estar relacionado a a por a por a= ar.

O que é energia rotacional?

A energia rotacional é o componente da energia cinética que vem da rotação de um corpo. Isso ocorre quando qualquer forma de matéria gira em torno de um centro de rotação.

Pode ser convertido em outras formas de energia, mais tipicamente energia de translação e calor. Existem muitas analogias entre energia cinética rotacional e energia cinética linear.

Existem algumas aplicações práticas para energia rotacional, como o armazenamento de energia em um volante giratório.

A lei de conservação de energia sustenta que a quantidade total de energia em um sistema isolado deve permanecer constante ao longo do tempo.

Perdas de energia de um tipo devem resultar em ganhos de energia de outro tipo. A transferência de energia entre tipos geralmente ocorre através da troca de momento entre as partículas atômicas da matéria.

Exemplos de diferentes formas de energia incluem química, potencial e térmica, além da rotação. A energia rotacional, portanto, é uma das muitas maneiras possíveis pela qual a matéria pode reter energia.

Existem muitas analogias entre energia rotacional e energia cinética linear. Em vez de massa, os sistemas rotacionais têm um momento de inércia.

O momento de inércia pode ser pensado como a resistência à aceleração angular – é semelhante a como a massa é a resistência à aceleração linear.

Momentos de inércia aumentam quando a matéria está mais distante do centro de rotação. Isso ocorre porque é mais difícil fazer o sistema girar se o assunto estiver localizado longe do centro.

Da mesma forma, os sistemas rotacionais têm uma velocidade angular em vez de uma velocidade linear. A velocidade angular é medida em radianos por segundo, que é igual a cerca de 57,3 graus por segundo.

Tanto o alto momento de inércia quanto a alta velocidade angular correspondem a alta energia rotacional.

De acordo com a lei de conservação de energia, a mesma quantidade de energia rotacional pode ser obtida reduzindo o momento de inércia de um sistema e aumentando a velocidade angular.

Uma aplicação prática da energia rotacional é o uso de baterias no volante. Assim como uma bateria padrão armazena energia elétrica, uma bateria do volante armazena energia rotacional.

Em um trem com uma bateria do volante, a energia cinética linear do trem em movimento pode ser transferida para a energia rotacional do volante a bordo.

O efeito dessa transferência será uma redução na velocidade do trem. Se nenhuma energia for perdida para aquecer, toda a energia do movimento do trem poderá ser armazenada no volante e usada posteriormente para acelerar o trem até a velocidade novamente.

Fonte: aapt.scitation.org/www.dictionary.com/byjus.com/whatis.techtarget.com /phys.libretexts.org/www.pstcc.edu/www.wisegeek.org/www.khanacademy.org