Velocità angolare

Il vettore (convenzione destrorsa) velocità angolare.

In fisica la velocità angolare, detta anche velocità di rotazione, rientra nel concetto generale di velocità, ovvero di variazione di una grandezza, in questo caso la variazione di un angolo nel tempo. Il suo impiego maggiore è nello studio dei moti periodici quali ad esempio il moto circolare ed il moto armonico.

Descrizione

Il modulo della velocità angolare media è definito dal rapporto fra l'angolo spazzato da un vettore che ruota ed il tempo impiegato a compiere questa rotazione. Ossia:

${\bar {\omega }}={\frac {\Delta \theta }{\Delta t}}$

dove ω è la velocità angolare, Δθ è l'angolo percorso e Δt è il tempo impiegato a percorrerlo.

Il modulo della velocità angolare istantanea si definisce come il limite cui tende il precedente rapporto quando l'intervallo di tempo considerato tende a zero. In simboli abbiamo:

$\omega (t)={\frac {d\theta (t)}{dt}}=\lim _{\Delta t\to 0}{\frac {\theta (t+\Delta t)-\theta (t)}{\Delta t}}$

Esprimendo tale velocità in forma più concisa possiamo scrivere:

$\omega (t)={\dot {\theta }}(t)$

in quanto derivata prima della misura angolare.

Nel caso del moto circolare uniforme, la velocità angolare vale:

$\omega ={\frac {d\ \theta }{d\ t}}={\frac {2\pi }{T}}=2\pi f$

poiché, nell'arco di tempo T, che nel moto circolare uniforme è il periodo, l'angolo descritto dal raggio è proprio 2π radianti (angolo giro). La grandezza scalare f è l'inverso di T, e, nel moto circolare uniforme, è chiamata frequenza. In questo contesto, ω prende anche il nome di pulsazione.

L'unità di misura nel Sistema internazionale è radianti su secondo (cioè s⁻¹ dovuto dal fatto che il radiante è un numero puro).

È possibile definire, per la velocità angolare, anche una direzione ed un verso, conferendole quindi le caratteristiche di un vettore. Come direzione si sceglie quella dell'asse di rotazione, ovvero quella normale al piano di rotazione, mentre il verso è diretto verso l'osservatore che vede una rotazione antioraria (volgarmente regola della mano destra).

In base a ciò il vettore velocità di un punto descrivente una traiettoria circolare di raggio di modulo r con velocità angolare di modulo ω è:

${\vec {v}}={\vec {\omega }}\times {\vec {r}}$ tale formula in realtà è valida solo per moti rigidi sferici. Lo si dimostra tenendo presente che la determinazione rigorosa della velocità di un punto è data dalla derivata temporale del vettore che ne identifica le coordinate, in un sistema di riferimento fisso (altrimenti si parla di velocità relativa).

In elettrotecnica viene anche definita la pulsazione complessa relativa a un fasore, normalmente rappresentato con un numero complesso. Infatti, l'andamento sinusoidale del fasore (immaginato come un vettore che ruota in senso antiorario nella circonferenza goniometrica con velocità angolare ω) nel tempo può essere associato alle proiezioni del modulo del fasore stesso sull'asse y della circonferenza goniometrica.

Voci correlate

• Accelerazione angolare
• Circolazione (fluidodinamica)
• Velocità radiale
• Velocità tangenziale
• Vorticità
• Velocità di rotazione planetaria

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Collegamenti esterni

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