¿Cuáles son las unidades utilizadas para medir la velocidad angular? ¿Cómo se desarrollaron?

La unidad SI estándar para la velocidad angular es radianes por segundo (aunque eso debería verse como la velocidad angular, ya que también hay un elemento vectorial en forma de eje de rotación).

¿Por qué donde se eligen radianes por segundo? El segundo es bastante obvio: es la unidad SI por tiempo. El radián es la unidad SI derivada estándar para el ángulo y es ese ángulo subtendido por una longitud de arco 1 con un radio de 1. En muchos sentidos, el radián es la unidad natural para medir ángulos ya que permite la simplificación de una gran cantidad de fórmulas que involucran anglos. Por ejemplo, si se hubieran utilizado grados, muchas fórmulas que implican desplazamientos angulares habrían tenido muchos coeficientes de conversión desordenados que implican PI.

Esto no quiere decir que no haya muchas otras unidades de velocidad angular que sean más adecuadas para su contexto. Los motores eléctricos y los motores automotrices a menudo tienen su velocidad angular expresada en términos de RPM (revoluciones por minuto). Es solo una medida más conveniente en ese contexto. En otros ejemplos de movimiento más lento, podría expresarse en términos de grados (o subdivisiones, como minutos o segundos de arco).

En primer lugar, la frecuencia (f) de rotación es, por ejemplo, el número de ‘vueltas’ o ‘revoluciones’ por segundo. (‘Vueltas’ o ‘revoluciones’, por supuesto, es solo un número, no hay dimensiones para estas entidades). Una ‘revolución’ por segundo a menudo se llama Hertz, llamada así por el célebre físico Gustav Hertz, quien comenzó a producir ondas electromagnéticas ‘Hertzianas’ cuando Maxwell escribió sus ecuaciones y las resolvió para mostrar que el electromagnetismo debería producir ondas (de luz).

Como hay 2Pi radianes en un ‘turno’; eso significa que la frecuencia angular debe ser 2Pi ‘lotes’ de radianes girando para cada rotación completa. (Ang. Freq. = 2Pi * f)

Esto le indica cuántos lotes de radianes se activan por segundo.

Probablemente ya sepas que un radián no tiene dimensiones; Es una relación. Un radián mide la cantidad de radios que se ajustan a lo largo de la longitud del arco de su ángulo de interés. (cm de radios por cm de longitud de arco: las unidades de longitud se cancelan). Como hay radios de 2Pi alrededor de la circunferencia de cualquier círculo (un número puro), se deduce que debe haber 2Pi radianes en un giro completo.

Las unidades de frecuencia angular son entonces radianes por segundo rad / so más correctamente solo estrictamente ‘por segundo’ o s-1; las mismas unidades MKS, de hecho, que la frecuencia ordinaria, f. – recuerde que los radianes y las revoluciones no tienen dimensión, por lo que no contribuyen a las unidades de frecuencia angular.

Puede ser interesante considerar también lo siguiente …

Si ve el movimiento de rotación desde un lado de la vista; se parece a Movimiento armónico simple (SHM). Ahora, si ves SHM desde la perspectiva de un skater, el movimiento hacia arriba y hacia abajo parece trazar una onda sinusoidal. Y así es que el movimiento circular, el SHM y el movimiento ondulatorio pueden considerarse diferentes puntos de vista del mismo fenómeno: el mismo conjunto de ecuaciones a menudo se usa para describir estos tres tipos de movimiento. Eso incluye el uso de la frecuencia angular, o como la llamas la velocidad angular para los tres tipos de movimiento, es decir; hay 2Pi radianes en cada ‘revolución’ (movimiento circular) o en cada ‘oscilación’ completa en SHM o en cada ‘ciclo’ de la onda. Naturalmente, si tiene 5 ciclos por segundo, cada ciclo toma solo un quinto de segundo; de ahí la relación recíproca entre la frecuencia ordinaria, f, y el período, T, para el movimiento. Por lo tanto ang. freq = 2Pi * f = 2Pi / T también. Feliz física estudiando. 🙂