ما هي السرعة الزاوية

السرعة

تعرّف السرعة على أنها معدل تغير موقع جسم ما بالنسبة لمرجع معين، كما تعرف بأنها دالة للوقت أيضًا، وتعد السرعة كمية متجهة؛ بحيث يتم التعبير عنها باستخدام اتجاه وكمية رقمية ذات وحدة، فعلى سبيل المثال قد يتحرك جسم بسرعة 60 كيلومتر في الساعة باتجاه الشمال، وتعد السرعة أحد المفاهيم الأساسية التابعة لعلم الحركة، وهنالك وحدات عديدة لقياس السرعة، ولكن تعد وحدة قياس السرعة المستخدمة في النظام المتري هي متر لكل ثانية، ومن الممكن أن تكون السرعة متغيرة مما ينشأ عنها تسارعًا، أو قد تكون السرعة ثابتة فلا ينشأ عنها تسارع؛ ولكن يجب الأخذ بعين الاعتبار ثبوت كل من الاتجاه والكمية الرقمية لتعد السرعة ثابتة، إذ إن تغير الاتجاه ينشأ عنه سرعة متغيرة مما يؤدي إلى إحداث تسارع، وفي ما يأتي سيتم الحديث عن السرعة الزاوية التي تعد إحدى أشكال السرعة. ^[١]

ما هي السرعة الزاوية

تعرّف السرعة الزاوية على أنها المعدل الزمني لدوران جسم حول محور، ومن الممكن أن تعرّف أيضًا على أنها الإزاحة الزاوية بين جسمين، وعادةً ما يرمز لهذه السرعة بالحرف اليوناني أوميغا ω، وقد تختلف طريقة التعبير عن الزوايا والسرعة الزاوية باختلاف وجهة الناظر لها، ففي الهندسة مثلًا يتم التعبير عن الزوايا أو الإزاحة الزاوية بالدرجات أو الدورات في نظام 360 درجة، بينما يتم التعبير عن هذه السرعة بمصطلح دورة في الدقيقة، وأما في الرياضيات والفيزياء فيستخدم مصطلح الراديان للتعبير عن الزوايا، بينما تستخدم وحدة الراديان في الثانية للتعبير عن هذه السرعة، ومن السهل التحويل بين هذه التعابير المختلفة من خلال استخدام العوامل الآتية:^[٢]

• 1 درجة = (π مقسومة على 180) راديان؛ أي حوالي 0.0175 راديان.·        
• 1 دورة في الدقيقة = (π مقسومة على 30) راديان في الثانية. 

يستخدم التردد كأحد التعابير الأخرى التي تصف السرعة الزاوية والذي يستخدم في الهندسة الكهربائية، وكأشكال السرعة الأخرى فإن لهذا النوع من السرعة تسارعًا أيضًا، إذ يعرف التسارع المرتبط بهذه السرعة بالتسارع الزاوي والذي يعبر عن المعدل الزمني لتغير السرعة الزاوية، ويتم التعبير عن هذا النوع من التسارع بالراديان في الثانية في الثانية.^[٢]

أمثلة على حساب السرعة الزاوية

من الممكن تطبيق مفهوم السرعة الزاوية على الجسم كاملًا الذي يتحرك بمسار دائري على خلاف السرعة الخطية التي تستخدم لوصف حركة جسم يسير في خط مستقيم، وتعد دواليب الهواء وسيارات السباق داخل المسارات الدائرية من الأمثلة على هذا النوع من السرعة، ولمعرفة كيفية حساب هذه السرعة لا بد من التعرف على المعادلات المختلفة المستخدمة في عملية الحساب: ^[٣]

السرعة زاوية = الموقع الزاوي / الزمن.

السرعة زاوية = طول القوس / (نصف قطر الدائرة * الزمن).

السرعة زاوية = السرعة الخطية / نصف قطر الدائرة.       

ومن الأمثلة على ذلك:

• سيارة سباق تدور في مسار، فإذا تحركت 2π راديان في 4 دقائق، فما هي السرعة الزاوية للسيارة المتحركة؟

بالتطبيق على العلاقة : السرعة الزاوية = الموقع الزاوي / الزمن = 2π /4، إذن السرعة تساوي π/2 راديان في الدقيقة.

• إذا كانت سرعة سيارة سباق على مسار دائري تعادل 110 كيلومتر في الساعة، وكان نصف قطر المسار يساوي 0.2 كيلومتر، فما هي السرعة الزاوية للسيارة؟

بالتطبيق على العلاقة: السرعة الزاوية = السرعة الخطية / نصف قطر الدائرة = 110 / 0.2 = 550 راديان في الساعة.

المراجع

1. ↑ "Velocity", www.wikiwand.com, Retrieved 19-4-2020. Edited.
2. ^ ^{أ ب} "Angular velocity", www.britannica.com, Retrieved 19-4-2020. Edited.
3. ↑ "Angular Velocity Formula", www.toppr.com/, Retrieved 19-4-2020. Edited.