Kas yra kampinis pagreitis?

Žemė atlieka vieną pilną apsisukimą aplink Saulę 360 laipsnių (2π radianų) kas 365.24 dienos. Tai reiškia, kad kampas, sudarytas įsivaizduojamos linijos, jungiančios Žemę su Saule, per dieną pasikeičia šiek tiek mažiau nei 1 laipsniu (π/180 radianų). Tokios įsivaizduojamos linijos judėjimui apibūdinti mokslininkai vartoja terminą kampinis greitis. Objekto kampinis pagreitis yra lygus greičiui, kuriuo šis greitis kinta.

Kampinis pagreitis priklauso nuo pasirinkto atskaitos taško. Įsivaizduojama linija, jungianti Žemę su Saule, savo kampinį greitį keičia daug lėčiau nei įsivaizduojama linija, jungianti Žemę su galaktikos centru. Kalbant apie kampinį pagreitį, nereikalaujama, kad aptariamas objektas apvažiuotų visą atskaitos tašką. Galima aptarti kintantį vieno automobilio kampinį greitį kito atžvilgiu arba vibruojančio vandenilio atomo, palyginti su didesniu deguonies atomu vandens molekulėje.

Fizikos žargonu, pagreitis visada yra vektorinis dydis, nepaisant to, ar jis tiesinis, ar kampinis. Jei automobilis, judantis į dešinę 33 pėdų per sekundę (10 m/s) greičiu, trenkia stabdžiams, kad sustotų po 2 sekundžių, mokslininkas vidutinį tiesinį automobilio pagreitį apibūdintų kaip ft/s2 (m/s2). Apibūdinant kampinį pagreitį, judėjimas prieš laikrodžio rodyklę laikomas teigiamu, o sukimas pagal laikrodžio rodyklę – neigiamas.

Mokslininkai naudoja graikišką raidę alfa, α, žyminčią kampinį pagreitį. Pagal susitarimą vektoriai yra paryškinti, o jų skaliarinės reikšmės žymimos naudojant neparyškintą šriftą. Taigi α nurodo jo dydį. Kampinis pagreitis gali būti parašytas komponentuose kaip a, b, c>, kur a yra kampinis pagreitis aplink x ašį, b yra pagreitis aplink y ašį ir c yra pagreitis aplink z ašį.

Visi tiesiniai dydžiai, naudojami objektams ar sistemoms apibūdinti Niutono mechanikoje, turi kampinius analogus. Garsiojo Niutono F=ma kampinė versija yra τ = Iα, kur τ yra sukimo momentas, o I yra sistemos inercijos momentas. Pastarieji du dydžiai yra atitinkamai jėgos ir masės kampiniai ekvivalentai.

Tam tikrais parametrais sistemos kampinis pagreitis aplink ašį yra susijęs su tiesiniu sistemos pagreičiu erdvėje. Pavyzdžiui, atstumas, kurį rutulys nurieda per tam tikrą laiką, yra susijęs su tuo, kaip greitai jo išorinis paviršius sukasi apie savo centrą, kol manoma, kad rutulys neslysta ar neslysta. Taigi rutulio tiesinis greitis s turi būti susietas su kampiniu greičiu ω pagal formulę s=ωr, kur r yra rutulio spindulys. Vadinasi, tiesinio pagreičio dydis turi būti susietas su α a= αr.