Частота вращения формула: Формула расчета частоты вращений

Содержание

Формула расчета частоты вращений

При проектировании оборудования необходимо знать число оборотов электродвигателя. Для расчёта частоты вращения есть специальные формулы, различные для двигателей переменного и постоянного напряжения.

Тахометр

Синхронные и асинхронные электромашины

Двигатели переменного напряжения есть трёх типов: синхронные, угловая скорость ротора которых совпадает с угловой частотой магнитного поля статора; асинхронные – в них вращение ротора отстаёт от вращения поля; коллекторные, конструкция и принцип действия которых аналогичны двигателям постоянного напряжения.

Синхронная скорость

Скорость вращения электромашины переменного тока зависит от угловой частоты магнитного поля статора. Эта скорость называется синхронной. В синхронных двигателях вал вращается с той же быстротой, что является преимуществом этих электромашин.

Для этого в роторе машин большой мощности есть обмотка, на которую подаётся постоянное напряжение, создающее магнитное поле. В устройствах малой мощности в ротор вставлены постоянные магниты, или есть явно выраженные полюса.

Скольжение

В асинхронных машинах число оборотов вала меньше синхронной угловой частоты. Эта разница называется скольжение «S». Благодаря скольжению в роторе наводится электрический ток, и вал вращается. Чем больше S, тем выше вращающий момент и меньше скорость. Однако при превышении скольжения выше определённой величины электродвигатель останавливается, начинает перегреваться и может выйти из строя.

Частота вращения таких устройств рассчитывается по формуле на рисунке ниже, где:

  • n – число оборотов в минуту,
  • f – частота сети,
  • p – число пар полюсов,
  • s – скольжение.

Формула расчёта скорости асинхронного двигателя

Такие устройства есть двух типов:

  • С короткозамкнутым ротором. Обмотка в нём отливается из алюминия в процессе изготовления;
  • С фазным ротором. Обмотки выполнены из провода и подключаются к дополнительным сопротивлениям.

Регулировка частоты вращения

В процессе работы появляется необходимость регулировки числа оборотов электрических машин. Она осуществляется тремя способами:

  • Увеличение добавочного сопротивления в цепи ротора электродвигателей с фазным ротором. При необходимости сильно понизить обороты допускается подключение не трёх, а двух сопротивлений;
  • Подключение дополнительных сопротивлений в цепи статора. Применяется для запуска электрических машин большой мощности и для регулировки скорости маленьких электродвигателей. Например, число оборотов настольного вентилятора можно уменьшить, включив последовательно с ним лампу накаливания или конденсатор. Такой же результат даёт уменьшение питающего напряжения;
  • Изменение частоты сети. Подходит для синхронных и асинхронных двигателей.

Внимание! Скорость вращения коллекторных электродвигателей, работающих от сети переменного тока, не зависит от частоты сети.

Двигатели постоянного тока

Кроме машин переменного напряжения есть электродвигатели, подключающиеся к сети постоянного тока. Число оборотов таких устройств рассчитывается по совершенно другим формулам.

Номинальная скорость вращения

Число оборотов аппарата постоянного тока рассчитывается по формуле на рисунке ниже, где:

  • n – число оборотов в минуту,
  • U – напряжение сети,
  • Rя и Iя – сопротивление и ток якоря,
  • Ce – константа двигателя (зависит от типа электромашины),
  • Ф – магнитное поле статора.

Эти данные соответствуют номинальным значениям параметров электромашины, напряжению на обмотке возбуждения и якоре или вращательному моменту на валу двигателя. Их изменение позволяет регулировать частоту вращения. Определить магнитный поток в реальном двигателе очень сложно, поэтому для расчетов пользуются силой тока, протекающего через обмотку возбуждения или напряжения на якоре.

Формула расчёта числа оборотов двигателя постоянного тока

Число оборотов коллекторных электродвигателей переменного тока можно найти по той же формуле.

Регулировка скорости

Регулировка скорости электродвигателя, работающего от сети постоянного тока, возможна в широких пределах. Она возможна в двух диапазонах:

  1. Вверх от номинальной. Для этого уменьшается магнитный поток при помощи добавочных сопротивлений или регулятора напряжения;
  2. Вниз от номинальной. Для этого необходимо уменьшить напряжение на якоре электромотора или включить последовательно с ним сопротивление. Кроме снижения числа оборотов это делается при запуске электродвигателя.

Знание того, по каким формулам вычисляется скорость вращения электродвигателя, необходимо при проектировании и наладке оборудования.

Видео

Оцените статью:

Частота вращения — это… Что такое Частота вращения?


Частота вращения

Угловая скорость (синяя стрелка) в полторы единицы по часовой стрелке

Угловая скорость (синяя стрелка) в одну единицу против часовой стрелки

Углова́я ско́рость — векторная величина, характеризующая скорость вращения тела. Вектор угловой скорости по величине равен углу поворота тела в единицу времени:

\omega_z=\frac{d\phi}{dt}
,

а направлен по оси вращения согласно правилу буравчика, то есть, в ту сторону, в которую ввинчивался бы буравчик с правой резьбой, если бы вращался в ту же сторону.

Единица измерения угловой скорости, принятая в системах СИ и СГС) — радианы в секунду. (Примечание: радиан, как и любые единицы измерения угла, — физически безразмерен, поэтому физическая размерность угловой скорости — просто [1/секунда]). В технике также используются обороты в секунду, намного реже — градусы в секунду, грады в секунду. Пожалуй, чаще всего в технике используют обороты в минуту — это идёт с тех времён, когда частоту вращения тихоходных паровых машин определяли, просто «вручную» подсчитывая число оборотов за единицу времени.

Вектор (мгновенной) скорости любой точки (абсолютно) твердого тела, вращающегося с угловой скоростью \vec \omega

определяется формулой:

 \vec v = [\ \vec \omega, \vec r\ ],

где \vec r — радиус-вектор к данной точке из начала координат, расположенного на оси вращения тела, а квадратными скобками обозначено векторное произведение. Линейную скорость (совпадающую с модулем вектора скорости) точки на определенном расстоянии (радиусе) r от оси вращения можно считать так: v = rω. Если вместо радианов применять другие единицы углов, то в двух последних формулах появится множитель, не равный единице.

  • В случае плоского вращения, то есть когда все векторы скоростей точек тела лежат (всегда) в одной плоскости («плоскости вращения»), угловая скорость тела всегда перпендикулярна этой плоскости, и по сути — если плоскость вращения заведомо известна — может быть заменена скаляром — проекцией на ось, ортогональную плоскости вращения. В этом случае кинематика вращения сильно упрощается, однако в общем случае угловая скорость может менять со временем направление в трехмерном пространстве, и такая упрощенная картина не работает.
  • Производная угловой скорости по времени есть угловое ускорение.
  • Движение с постоянным вектором угловой скорости называется равномерным вращательным движением (в этом случае угловое ускорение равно нулю).
  • Угловая скорость (рассматриваемая как свободный вектор) одинакова во всех инерциальных системах отсчета, однако в разных инерциальных системах отсчета может различаться ось или центр вращения одного и того же конкретного тела в один и тот же момент времени (то есть будет различной «точка приложения» угловой скорости).
  • В случае движения одной единственной точки в трехмерном пространстве можно написать выражение для угловой скорости этой точки относительно выбранного начала координат:
 \vec\omega = \frac{\vec r \times \vec v}{(\vec r,\vec r )}  , где \vec r — радиус-вектор точки (из начала координат), \vec v — скорость этой точки. \vec r \times \vec v
 — векторное произведение, (\vec r,\vec r ) — скалярное произведение векторов. Однако эта формула не определяет угловую скорость однозначно (в случае единственной точки можно подобрать и другие векторы \vec \omega, подходящие по определению, по другому — произвольно — выбрав направление оси вращения), а для общего случая (когда тело включает более одной материальной точки) — эта формула не верна для угловой скорости всего тела (так как дает разные \vec \omega для каждой точки, а при вращении абсолютно твёрдого тела по определению угловая скорость его вращения — единственный вектор). При всём при этом, в двумерном случае (случае плоского вращения) эта формула вполне достаточна, однозначна и корректна, так как в этом частном случае направление оси вращения заведомо однозначно определено.
  • При измерении угловой скорости в оборотах в секунду (об/с), модуль угловой скорости равномерного вращательного движения совпадает с частотой вращения f, измеренной в герцах (Гц) (то есть в таких единицах ~~\omega = {f}).
  • В случае использования обычной физической единицы угловой скорости — радианов в секунду — модуль угловой скорости связан с частотой вращения так: ~~\omega = {2\pi f}.
  • Наконец, при использовании градусов в секунду связь с частотой вращения будет: ~~\omega = {360 f}.

См. также

Wikimedia Foundation. 2010.

  • Частота сети
  • Частота сердечных сокращений

Смотреть что такое «Частота вращения» в других словарях:

  • частота вращения ВК — частота вращения ветроколеса Угол, проходимый лопастью ВК за единицу времени, измеренный в оборотах в единицу времени или в радианах. [ГОСТ Р 51237 98] Тематики ветроэнергетика Синонимы частота вращения ветроколеса EN rotation speed …   Справочник технического переводчика

  • частота вращения — частота вращения …   Справочник технического переводчика

  • Частота вращения — 3.113 Частота вращения число оборотов в единицу времени. Источник: ГОСТ Р МЭК 1029 2 4 96: Машины переносные электрические. Частные тр …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • частота вращения — sukimosi dažnis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. rotating speed; rotation frequency; rotational speed vok. Drehgeschwindigkeit, f; Rotationsgeschwindigkeit, f rus. скорость вращения, f; частота вращения, f pranc. fréquence de… …   Automatikos terminų žodynas

  • частота вращения — sūkių dažnis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Kūno sukimosi apie tam tikrą ašį dažnis, išreiškiamas sūkių skaičiumi per vienetinį laiko tarpą. atitikmenys: angl. rotating frequency; rotating speed; rotation frequency;… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • Частота вращения w — 69. Частота вращения w Угловая скорость вращения поворотной части крана в установившемся режиме движения. Определяется при наибольшем вылете с рабочим грузом при установке крана на горизонтальной площадке и скорости ветра не более 3 м/с на высоте …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • частота вращения — sukimosi dažnis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. rotation frequency vok. Rotationsfrequenz, f; Umlauffrequenz, f rus. частота вращения, f pranc. fréquence de rotation, f …   Fizikos terminų žodynas

  • ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ — величина, равная отношению числа оборотов, совершённых телом, ко времени вращения. Обозначается обычно п. Единица Ч. в. (в СИ) с 1. Внесистемные единицы об/мин и об/с …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • частота вращения — rotation frequency Число оборотов вращающегося звена в единицу времени. Шифр IFToMM: Раздел: СТРУКТУРА МЕХАНИЗМОВ …   Теория механизмов и машин

  • частота вращения ротора (вала) ГТД в режиме сопровождения — частота вращения режима сопровождения Частота вращения ротора ГТД при запуске в момент отключения пускового устройства. [ГОСТ 23851 79] Тематики двигатели летательных аппаратов Синонимы частота вращения режима сопровождения …   Справочник технического переводчика

Движение по окружности, период обращения и частота.

1. Равномерное движение по окружности

Внимание следует обратить на то, что криволинейные движения более распространены, чем прямолинейные. Любой криволинейное движение можно рассматривать как движение по дугам окружностей с разными радиусами. Изучение движения по кругу дает также ключ к рассмотрению произвольного криволинейного движения.

Мы будем изучать движение тел по окружности с постоянной по модулю скоростью. Такое движение называют равномерным движением по кругу.

Наблюдения показывают, что маленькие частицы, которые отделяются от тела, вращающегося летят с той скоростью, которой владели в момент отрыва: грязь из-под колес автомобиля летит по касательной к поверхности колес; раскаленные частицы металла отрываются при заточке резца о точильный камень, вращающийся также летят по касательной к поверхности камня.

Таким образом,

 Во время движения по кругу скорость в любой точке траектории направлена ​​по касательной к окружности в этой точке.

Необходимо обратить внимание учащихся, что при равномерном движении по окружности модуль скорости тела остается постоянным, но направление скорости все время меняется.

2. Период вращения и вращающаяся частота

Движение тела по окружности часто характеризуют не скоростью движения, а промежутком времени, за которое тело совершает один полный оборот. Эта величина называется периодом вращения.

Период обращения — это физическая величина, равная промежутку времени, за который тело равномерно вращается, делает один оборот.

Период вращения обозначается символом T. Например, Земля делает полный оборот вокруг Солнца за 365,25 суток.

При расчетах период обычно выражают в секундах. Если период обращения равен 1с, это означает, что тело за одну секунду делает один полный оборот. Если за время t тело сделало N полных оборотов, то период можно определить по формуле:

    \[T = \frac{t}{N}.\]

Если известен период обращения Т, то можно найти скорость тела v. За время t, равное периоду Т, тело проходит путь, равный длине окружности: l = 2 \pi R. Итак,

    \[\nu = \frac{l}{T} = \frac{2 \pi R}{T}.\]

Движение тела по окружности можно характеризовать еще одной величиной — числом оборотов по кругу за единицу времени. Ее называют вращающейся частотой:

частота вращения равна количеству полных оборотов за одну секунду.

Частота вращения и период обращения связаны следующим соотношением:

    \[\nu=\frac{1}{T}\]

Частоту в СИ измеряют в

    \[\frac{1}{c}(c^{-1})\]

3. Вращательное движение

В природе довольно распространенный вращательное движение: вращение колес, маховиков, Земли вокруг своей оси и т. Д.

Важной особенностью вращательного движения является то, что все точки тела движутся с тем же периодом, но скорости различных точек могут существенно отличаться, поскольку разные точки движутся по кругам различных радиусов.

Например, при суточном вращении Земли быстрее других движутся точки, находящиеся на экваторе, так как они движутся по кругу крупнейшего радиуса — радиуса Земли. Точки же земной поверхности, находящиеся на других параллелях, движутся с меньшей скоростью, так как длина каждой из этих параллелей меньше длины экватора.

ПРОВЕРЬТЕ СЕБЯ

  1. Приведите два-три примера криволинейного движения.
  2. Приведите два-три примера равномерного движения по кругу.
  3. Что такое вращательное движение? Приведите примеры такого движения.
  4. Как направлена ​​мгновенная скорость при движении по кругу Приведите два-три примера.

1.Равномерное движение по кругу. Внимание учащихся следует обратить на то, что криволинейные движения более распространены, чем прямолинейные. Любой криволинейное движение можно рассматривать как движение по дугам окружностей с разными радиусами. Изучение движения по кругу дает также ключ к рассмотрению произвольного криволинейного движения. Мы будем изучать движение тел по окружности с постоянной по модулю скоростью. Такое движение называют равномерным движением по кругу. Наблюдения показывают, что маленькие частицы, которые отделяются от тела, вращающегося летят с той скоростью, которой владели в момент отрыва: грязь из-под колес автомобиля летит по касательной к поверхности колес; раскаленные частицы металла отрываются при заточке резца о точильный камень, вращающийся также летят по касательной к поверхности камня. Таким образом, • Во время движения по кругу скорость в любой точке траектории направлена ​​по касательной к окружности в этой точке. Необходимо обратить внимание учащихся, что при равномерном движении по окружности модуль скорости тела остается постоянным, но направление скорости все время изменяется.

2. Период вращения и частота вращения. Движение тела по окружности часто характеризуют не скоростью движения, а промежутком времени, за которое тело совершает один полный оборот. Эта величина называется периодом вращения. • Период вращения — это физическая величина, равная промежутку времени, за который тело равномерно вращается, делает один оборот. Период вращения обозначается символом T. Например, Земля делает полный оборот вокруг Солнца за 365,25 суток. При расчетах период обычно выражают в секундах. Если период обращения равен 1с, это означает, что тело за одну секунду делает один полный оборот. Если за время t тело сделало N полных оборотов, то период можно определить по формуле: если известен период обращения Т, то можно найти скорость тела v. За время t, равное периоду Т, тело проходит путь, равный длине окружности:. Итак, движение тела по окружности можно характеризовать еще одной величиной — числом оборотов по кругу за единицу времени. Ее называют вращающейся частотой: • вращающаяся частота равна количеству полных оборотов в одну секунду. Частота вращения и период обращения связаны следующим соотношением: \nu=\frac{1}{T} Частоту в СИ измеряют в обратных секундах.

3. Вращательного движения. В природе довольно распространенно вращательное движение: вращение колес, маховиков, Земли вокруг своей оси и т. д.Важной особенностью вращательного движения является то, что все точки тела движутся с тем же периодом, но скорости различных точек могут существенно отличаться, поскольку разные точки движутся по кругам различных радиусив. Например, при суточном вращении Земли быстрее других движутся точки, находящиеся на экваторе, так как они движутся по кругу самого большого радиуса — радиуса Земли. Точки же земной поверхности, находящиеся на других параллелях, движутся с меньшей скоростью, так как длина каждой из этих параллелей меньше длины экватора.

Формула частоты в физике

Определение

Частота — это физический параметр, которые используют для характеристики периодических процессов. Частота равна количеству повторений или свершения событий в единицу времени.

Чаще всего в физике частоту обозначают буквой $\nu ,$ иногда встречаются другие обозначения частоты, например $f$ или $F$.

Частота (наряду со временем) является самой точно измеряемой величиной.

Формула частоты колебаний

При помощи частоты характеризуют колебания. В этом случае частота является физической величиной обратной периоду колебаний $(T).$

\[\nu =\frac{1}{T}\left(1\right).\]

Частота, в этом случае — это число полных колебаний ($N$), совершающихся за единицу времени:

\[\nu =\frac{N}{\Delta t}\left(2\right),\]

где $\Delta t$ — время за которое происходят $N$ колебаний.

Единицей измерения частоты в Международной системе единиц (СИ) служат в герцы или обратные секунды:

\[\left[\nu \right]=с^{-1}=Гц.\]

Герц — это единица измерения частоты периодического процесса, при которой за время равное одной секунде происходит один цикл процесса. Единица измерения частоты периодического процесса получила свое наименование в честь немецкого ученого Г. Герца.

Частота биений, которые возникают при сложении двух колебаний, происходящих по одной прямой с разными, но близкими по величине частотами (${\nu }_1\ и\ {\nu }_2$) равна:

\[{\nu =\nu }_1-\ {\nu }_2\left(3\right).\]

Еще одно величиной характеризующей колебательный процесс является циклическая частота (${\omega }_0$), связанная с частотой как:

\[{\omega }_0=2\pi \nu \left(4\right).\]

Циклическая частота измеряется в радианах, деленных на секунду:

\[\left[{\omega }_0\right]=\frac{рад}{с}.\]

Частота колебаний тела, имеющего массу$\ m,$ подвешенного на пружине с коэффициентом упругости $k$ равна:

\[\nu =\frac{1}{2\pi \sqrt{{m}/{k}}}\left(5\right).\]

Формула (4) верна для упругих, малых колебаний. Кроме того масса пружины должна быть малой по сравнению с массой тела, прикрепленного к этой пружине.

Для математического маятника частоту колебаний вычисляют как: длина нити:

\[\nu =\frac{1}{2\pi \sqrt{{l}/{g}}}\left(6\right),\]

где $g$ — ускорение свободного падения; $\ l$ — длина нити (длина подвеса) маятника.

Физический маятник совершает колебания с частотой:

\[\nu =\frac{1}{2\pi \sqrt{{J}/{mgd}}}\left(7\right),\]

где $J$ — момент инерции тела, совершающего колебания относительно оси; $d$ — расстояние от центра масс маятника до оси колебаний.

Формулы (4) — (6) приближенные. Чем меньше амплитуда колебаний, тем точнее значение частоты колебаний, вычисляемых с их помощью.

Формулы для вычисления частоты дискретных событий, частота вращения

дискретных колебаний ($n$) — называют физическую величину, равную числу действий (событий) в единицу времени. Если время, которое занимает одно событие обозначить как $\tau $, то частота дискретных событий равна:

\[n=\frac{1}{\tau }\left(8\right).\]

Единицей измерени

HydroMuseum – Частота вращения

Частота вращения

Частота вращения—физическая величина, характеристика периодического процесса, равная числу полных циклов, совершённых за единицу времени. Стандартные обозначения в формулах — υ, f, ω или F. Единицей частоты в Международной системе единиц (СИ) в общем случае является Герц (Гц, Hz). Величина, обратная частоте, называется периодом.

Периодический сигнал характеризуется мгновенной частотой, являющейся скоростью изменения фазы, но тот же сигнал можно представить в виде суммы гармонических спектральных составляющих, имеющих свои частоты. Свойства мгновенной частоты и частоты спектральной составляющей различны, подробнее об этом можно прочитать, например, в книге Финка «Сигналы, помехи, ошибки».

В теоретической физике, а также в некоторых прикладных электрорадиотехнических расчётах удобно использовать дополнительную величину — циклическую (круговую, радиальную, угловую) частоту (обозначается ω). Циклическая частота связана с частотой колебаний соотношением ω=2πf. В математическом смысле циклическая частота — это первая производная полной фазы колебаний по времени. Единица циклической частоты — радиан в секунду (рад/с, rad/s) .

В механике при рассмотрении вращательного движения аналогом циклической частоты служит угловая скорость.

Частота дискретных событий (частота импульсов) — физическая величина, равная числу дискретных событий, происходящих за единицу времени. Единица частоты дискретных событий секунда в минус первой степени (с−1, s−1), однако на практике для выражения частоты импульсов обычно используют герц.

Частота вращения — это физическая величина, равная числу полных оборотов за единицу времени. Единица частоты вращения — секунда в минус первой степени (с−1, s−1), оборот в секунду. Часто используются такие единицы, как оборот в минуту, оборот в час и т. д.

Другие величины, связанные с частотой

  • Ширина полосы частот — fmax fmin
  • Частотный интервал — log(fmax/fmin)
  • Девиация частоты —Δf/2
  • Период — 1/f
  • Длина волны — υ/f
  • Угловая скорость (скорость вращения) — / dt; FBP

Метрологические аспекты

Измерения

Для измерения частоты применяются частотомеры разных видов, в том числе: для измерения частоты импульсов — электронно-счётные и конденсаторные, для определения частот спектральных составляющих — резонансные и гетеродинные частотомеры, а также анализаторы спектра.

Для воспроизведения частоты с заданной точностью используют различные меры — стандарты частоты (высокая точность), синтезаторы частот, генераторы сигналов и др.

Сравнивают частоты компаратором частоты или с помощью осциллографа по фигурам Лиссажу.

Эталоны

Государственный первичный эталон единиц времени, частоты и национальной шкалы времени ГЭТ 1-98 — находится во ВНИИФТРИ

Вторичный эталон единицы времени и частоты ВЭТ 1-10-82 — находится в СНИИМ (Новосибирск)

Угловая скорость и угловое ускорение — Студопедия

Поворот тела на некоторый угол можно задать в виде отрезка, длина которого равна j, а направление совпадает с осью, вокруг которой производится поворот. Направление поворота и изображающего его отрезка связано правилом правого винта.

При вращательном движении твердого тела каждая точка движется по окружности, центр которой лежит на общей оси вращения (рис. 7). При этом радиус-вектор R, направленный от оси вращения к точке, поворачивается за время Dt на некоторый угол Dj. Для характеристики вращательного движения вводится угловая скорость и угловое ускорение.

 
 


Угловой скоростью называется векторная величина, равная первой производной угла поворота тела по времени:

Угол в 1 радиан – это центральный угол, длина дуги которого равна радиусу окружности; 360о = 2p рад.

Направление угловой скорости задается правилом правого винта: вектор угловой скорости сонаправлен с , то есть с поступательным движением винта, головка которого вращается в направлении движения точки по окружности.

Линейная скорость точки связана с угловой скоростью:

.

В векторной форме .

Если в процессе вращения угловая скорость изменяется, то возникает угловое ускорение.

Угловое ускорение – векторная величина, равная первой производной угловой скорости по времени:

Вектор угловой скорости сонаправлен с вектором элементарного изменения угловой скорости , происшедшего за время dt.

При ускоренном движении вектор сонаправлен (рис. 8), при замедленном – противонаправлен (рис. 9).


Найдем связь между угловым и тангенциальным ускорениями:

.

Изменение направления скорости при криволинейном движении характеризуется нормальным ускорением :

.

Таким образом, связь между линейными и угловыми величинами выражается следующими формулами:

.

Типы вращательного движения

а) переменное – вращательное движение, при котором изменяются и :

б) равнопеременное – вращательное движение с постоянным угловым ускорением:

.

в) равномерное – вращательное движение с постоянной угловой скоростью:

.

Равномерное вращательное движение можно характеризовать периодом и частотой вращения .

Период – это время, за которое тело совершает один полный оборот.

, [T] = c.

Частота вращения – это число оборотов совершаемых за единицу времени.

, [n] = c-1.

За один оборот: ,

, .

Вращательное движение

Вращательное движение является периодическим движением.

Период обозначается буквой T.

Чтобы найти период обращения, надо время вращения разделить на число оборотов:

Физическая величина, равная отношению числа полных оборотов тела ко времени, в течение которого эти обороты совершены, называется частотой вращения.

Частота вращения обозначается буквой n.

Чтобы найти частоту вращения, надо число оборотов разделить на время, в течение которого эти обороты совершены:

Частота вращения и период обращения связаны друг с другом как взаимообратные величины: Период измеряется в секундах: [T] = 1 с.

Единица частоты – секунда в минус первой степени: [n] = 1 с–1.

Эта единица имеет собственное название – 1 герц (1 Гц).

Проведем аналогию между вращательным и поступательным движениями.

Поступательно движущееся тело изменяет свое положение в пространстве относительно других тел.

Тела, совершающие вращательное движение поворачиваются на некоторый угол.

Если за любые равные промежутки времени поступательно движущееся тело совершает равные перемещения, движение называется равномерным.

Если за любые равные промежутки времени вращающееся тело поворачивается на один и тот же угол, то такое вращение называется равномерным. Характеристикой равномерного поступательного движения служит скорость Соответствующей характеристикой вращательного движения служит угловая скорость:

Угловая скорость – это физическая величина, равная отношению угла поворота тела ко времени, в течение которого этот поворот совершен.

Угловая скорость показывает, на какой угол поворачивается тело за единицу времени.

Чтобы получить единицу угловой скорости, нужно в ее определяющую формулу подставить единицу – 1 радиан, и времени – 1 с. Получаем: [ω] = 1

Аналогично можно ввести характеристику неравномерного вращения. Если видом неравномерного поступательного движения является равнопеременное движение, то для вращательного движения можно ввести понятие равнопеременного вращения.

Характеристикой равнопеременного поступательного движения является ускорение:

Соответственно, для вращательного движения можно ввести величину, определяемую отношением изменения угловой скорости ко времени, в течение которого это изменение происходит – угловое ускорение: Угловое ускорение показывает, на сколько изменилась угловая скорость за единицу времени.

Чтобы получить единицу углового ускорения, нужно в его определяющую формулу подставить единицы угловой скорости 1 рад/с и времени – 1 с. Получаем:

Продолжая аналогию дальше, запишем уравнение для перемещения при прямолинейном равноускоренном движении

Так как при вращении перемещению тела соответствует угол вращения, линейной скорости – угловая скорость, линейному ускорению – угловое ускорение, то аналогичное уравнение для вращательного движения будет иметь вид:

Другому уравнению для поступательного движения будет соответствовать уравнение для вращательного движения:

Метод, который использовался в данном случае, называется методом аналогий.

Точки тела, совершающего вращательное движение, поворачиваются относительно оси вращения на некоторые углы и движутся по дугам окружностей, проходя определенные пути. Таким образом, характеристиками вращательного движения являются и угловая, и линейная скорости.

Линейная скорость точки направлена по касательной к окружности, по которой она движется.

Об этом свидетельствует слетающая с колес автомобиля грязь или искры, летящие от металлического предмета, прижатого к наждачному кругу.

Чем дальше от оси вращения находится точка, тем больше ее линейная скорость. Угловая же скорость точек, лежащих на одном радиусе, одинакова. Следовательно, линейная скорость точки прямо пропорциональна радиусу окружности, по которой она вращается.

За время, равное периоду, точка проходит путь, равный длине окружности. Её линейная скорость при этом равна Отношение же угла поворота ко времени поворота на этот угол равно угловой скорости

Таким образом, линейная скорость вращающейся точки связана с ее угловой скоростью соотношением:

При равномерном вращении скорость меняется по направлению, но не изменяется по величине.

Поскольку всякое изменение скорости характеризуется понятием ускорения, то для равномерного вращения следует ввести еще одно ускорение, изменяющееся не по величине, а по направлению. Это ускорение называют центростремительным.

Пусть вращающееся тело в начальный момент времени находится в точке A и скорость его направлена по касательной. В следующий момент времени тело находится в точке B. При этом скорость его изменилось только по направлению и направлена по касательной к окружности.

Найдем вектор разности скоростей, воспользовавшись правилом действия с векторами. Из чертежа видно, что вектор разности направлен в сторону близкую к центру окружности. Чем меньше угол поворота, тем ближе направлен вектор скорости к направлению на центр вращения.

При малом времени движения изменение положения тела незначительно. Поэтому можно считать, что вектор скорости характеризующий изменение скорости по направлению, направлен на центр. Отсюда и происходит название центростремительного ускорения.

Угловое же ускорение, характеризующее изменение скорости по величине, называют еще касательным или тангенциальным ускорением (при неравномерном вращении).

Получим выражение для центростремительного ускорения. Будем считать, что угол поворота очень мал. Соединим точки A и B. Угол MAN = φ по построению.

Мы имеем два равнобедренных треугольника. Треугольник OAB, ребра которого R и AB, и треугольник MAN, ребра которого и

Так как треугольники подобны (по двум сторонам и углу между ними), то можно записать:

Дуга окружности и хорда практически равны из-за малости угла поворота. Поэтому дуга Следовательно, Получим

Разделив правую и левую части последнего уравнения на t, получим:

Отсюда Таким образом,

Полученная формула является формулой для расчета центростремительного ускорения.

Центростремительное ускорение, при движении тела по окружности, равно отношению квадрата скорости к радиусу окружности, по которой движется тело:

Расстояние Скорость Формула времени

Скорость — это мера того, насколько быстро объект перемещается из одного места в другое. Он равен пройденному расстоянию, деленному на время. Можно найти любое из этих трех значений, используя два других. Эта картинка полезна:

Позиции слов в треугольнике показывают, куда они должны идти в уравнениях. Чтобы найти скорость, расстояние в треугольнике находится в зависимости от времени, поэтому скорость — это расстояние, разделенное на время. Чтобы найти расстояние, скорость рядом со временем, поэтому расстояние — это скорость, умноженная на время.

, ,

, ,

с = скорость (м / сек)

d = пройденное расстояние (метры)

t = время (секунды)

Расстояние Скорость Время Формула Вопросы:

1) Собака перебегает из одной стороны парка в другую. Площадь парка составляет 80,0 метров. Собаке нужно 16,0 секунд, чтобы пересечь парк. Какая скорость у собаки?

Ответ: Дается расстояние, которое проехала собака, и время, которое она занимает.Скорость собаки можно найти по формуле:

с = 5,0 м / с

Скорость собаки 5,0 метра в секунду.

2) Гольф-мобиль движется с максимальной скоростью 27,0 км / ч в течение 10 минут. В метрах, как далеко проехал гольфмобиль?

Ответ: Первый шаг к решению этой проблемы — изменить единицы измерения скорости и времени так, чтобы найденный ответ был в метрах, поскольку это именно то, о чем спрашивает вопрос.Скорость:

с = 27,0 км / ч

с = 7,50 м / с

После пересчета единиц скорость равна 7,50 м / с. Время в пути:

.

t = 10,0 мин

t = 600 с

Приведены скорость тележки и время в пути, поэтому пройденное расстояние можно найти по формуле:

d = st

d = (7,50 м / с) (600 с)

d = 4500 м

Гольф-кар проехал 4500 м, что равно 4.50 км.

.

Формула средней скорости

Формула средней скорости используется для нахождения единой скорости, при которой объект движется с фиксированным и постоянным темпом.

Например, машина едет 3 часа. Он проходит 30 миль за первый час, 45 миль за второй час и 75 миль за третий час.

Скорость в первый час = 30 миль / час

Скорость во второй час = 45 миль / час

Скорость в третий час = 75 миль / час

У нас есть три разных скорости в трехчасовом путешествии.

Если мы хотим найти среднюю скорость для всего трехчасового путешествия, мы должны найти соотношение между общим пройденным расстоянием и общим затраченным временем.

То есть, постоянная скорость = (30 + 45 + 75) / 3

= 150/3

= 50 миль / час

На основе приведенного выше примера формула для определения средней скорости приведена ниже.

Если человек едет из пункта А в пункт Б с некоторой скоростью, скажите «х» миль в час. Он возвращается из пункта B в пункт A с другой скоростью, скажем, «y» миль в час.В обоих направлениях он преодолевает одинаковое расстояние, но с разной скоростью.

Затем формула для определения средней скорости для всей поездки приведена ниже.

Формула средней скорости — примеры

Пример 1:

Дэвид ехал 3 часа со скоростью 50 миль в час, 2 часа со скоростью 60 миль в час и 5 часов со скоростью 70 миль в час. Какова была его средняя скорость за все путешествие?

Ответ:

Шаг 1:

Формула для средней скорости

= Общее расстояние / Общее затраченное время.

А также формула для расстояния:

= Скорость ⋅ Время

Шаг 2:

Расстояние, пройденное за первые 3 часа, составляет

= 50 ⋅ 3

= 150 миль

Расстояние, пройденное за следующие 2 часа

= 60 ⋅ 2

= 120 миль

Пройденное расстояние за последние 5 часов

= 70 ⋅ 5

= 350 миль

Шаг 3:

Тогда общее расстояние составит

= 150 + 120 + 350

= 620 миль

Общее время

= 3 + 2 + 5

= 10 часов

Шаг 4:

Итак, средняя скорость

= 620 / 10

= 62

Итак, средняя скорость на всем пути составляет 62 мили в час.

Пример 2:

Хосе перемещается из места A в место B с определенной скоростью. Когда он возвращается из пункта B в пункт A, его скорость составляет 60 миль в час. Если средняя скорость за весь путь составляет 72 мили в час, найдите его скорость, когда он едет из пункта A в пункт B.

Ответ:

Шаг 1:

Пусть «a» будет скоростью от места A до B.

Скорость от места B до A = 60 миль / час

Шаг 2:

Здесь, в обе стороны он преодолевает одинаковое расстояние.

Тогда формула для определения средней скорости:

= 2xy / (x + y)

Шаг 3:

x —-> Скорость от места A до B

x = a

y —-> Скорость от точки B до точки A

y = 60

Шаг 4:

Дано: Средняя скорость 72 мили / час.

(2 ⋅ a ⋅ 60) / (a ​​+ 60) = 72

120a = 72 (a + 60)

120a = 72a + 4320

48a = 4320

a = 90

Итак, скорость от места А до Б — 90 миль в час.

Пример 3:

Дэвид перемещается из места A в место B с определенной скоростью. Когда он возвращается с места B на место A, он увеличивает свою скорость в 2 раза. Если постоянная скорость на протяжении всего пути составляет 80 миль в час, найдите его скорость, когда он едет из точки А в точку Б.

Ответ:

Шаг 1:

Пусть «а» будет скорость от места A до B.

Тогда скорость от места B до A = 2a

Шаг 2:

Расстояние, пройденное в обоих направлениях (от A до B и от B до A), одинаково.

Итак, формула для определения средней скорости:

= 2xy / (x + y)

Шаг 3:

x —-> Скорость от места A до B

x = a

y —-> Скорость от точки B до A

y = 2a

Шаг 4:

Дано: Средняя скорость = 80 миль / час

(2 ⋅ a ⋅ 2a) / ( a + 2a) = 80

4a² / 3a = 80

4a / 3 = 80

a = 60

Итак, скорость от места A до B составляет 60 миль в час.

Пример 4:

Человеку требуется 5 часов, чтобы добраться из пункта A в пункт B со скоростью 40 миль в час. Он возвращается из места B в место A с 25% увеличенной скоростью. Найдите среднюю скорость для всего пути.

Ответ:

Шаг 1:

Скорость (от A до B) = 40 миль / час

Скорость (от B до A) = 50 миль / час (увеличение на 25%)

Шаг 2:

Расстояние, пройденное в обоих направлениях (от A до B и от B до A), одинаково.

Итак, формула для определения среднего расстояния:

= 2xy / (x + y)

Шаг 3:

x —-> Скорость от места A до B

x = 40

y —-> Скорость от точки B до точки A

y = 50

Шаг 4:

Средняя скорость = (2 ⋅ 40 ⋅ 50) / (40 + 50)

Средняя скорость = 44,44

Итак, средняя скорость за весь путь составляет около 44,44 миль / час.

Пример 5:

Скорость (от A до B) = 20 миль / час,

Скорость (от B до C) = 15 миль / час,

Скорость (от C до D) = 30 миль / час

Если расстояния от A до B, от B до C и от C до D равны и путь от A до B занимает 3 часа, найдите среднюю скорость от A до D.

Ответ:

Шаг 1:

Формула для поиска расстояния:

= Скорость ⋅ Время

Расстояние от A до B составляет

= 20 ⋅ 3

= 60 миль

Дано: Расстояние от A до B, от B до C и C к D равны.

Общее расстояние от A до D составляет

= 60 + 60 + 60

= 180 миль

Шаг 2:

Формула для определения времени:

= Расстояние / Скорость

Время (от A до B ) = 60/20 = 3 часа

Время (от B до C) = 60/15 = 4 часа

Время (от C до D) = 60/30 = 2 часа

Общее время, прошедшее от A до D, составляет

= 3 + 4 + 2

= 9 часов

Шаг 3:

Формула для определения средней скорости равна

= Общее расстояние / Общее время

= 180/9

= 20

Итак, средняя скорость от A до D составляет 20 миль в час.

Чтобы получить больше проблем на средней скорости,

Нажмите здесь

Помимо вышеперечисленного, если вам нужны другие данные, воспользуйтесь нашим пользовательским поиском Google здесь.

Вы также можете посетить следующие веб-страницы, посвященные различным вопросам математики.

ЗАДАЧИ СО СЛОВАМИ

Задачи со словами HCF и LCM

Задачи со словами на простых уравнениях

Задачи со словами на линейных уравнениях

Проблемы со словами на квадратных уравнениях

Алгебраные задачи на четыре слова
2

Проблемы со словами в поездах

Проблемы со словами по площади и периметру

Проблемы со словами по прямой и обратной вариациям

Проблемы со словами по цене за единицу

Проблемы со словами по цене за единицу

Word задачи по сравнению ставок

Преобразование общепринятых единиц в текстовые задачи

Преобразование в метрические единицы в текстовых задачах

Word задачи по простому проценту

Word по сложным процентам

Word по типам ngles

Проблемы с дополнительными и дополнительными углами в словах

Проблемы со словами с двойными фактами

Проблемы со словами тригонометрии

Проблемы со словами в процентах

Проблемы со словами о прибылях и убытках

Разметка и разметка задачи

Проблемы с десятичными словами

Задачи со словами о дробях

Задачи со словами о смешанных дробях

Одношаговые задачи с уравнениями со словами

Проблемы с линейными неравенствами в словах

Соотношение и пропорции задачи

Проблемы со временем и рабочими словами

Задачи со словами на множествах и диаграммах Венна

Задачи со словами на возрастах

Проблемы со словами по теореме Пифагора

Процент числового слова pr проблемы

Проблемы со словами на постоянной скорости

Проблемы со словами на средней скорости

Проблемы со словами на сумму углов треугольника 180 градусов

ДРУГИЕ ТЕМЫ

Сокращения прибылей и убытков

Сокращение в процентах

Сокращение в таблице времен

Сокращение времени, скорости и расстояния

Сокращение соотношения и пропорции

Домен и диапазон рациональных функций

Домен и диапазон рациональных функций функции с отверстиями

Графики рациональных функций

Графики рациональных функций с отверстиями

Преобразование повторяющихся десятичных дробей в дроби

Десятичное представление рациональных чисел

Нахождение квадратного корня с помощью long di видение

L.Метод CM для решения задач времени и работы

Преобразование задач со словами в алгебраические выражения

Остаток при делении 2 в степени 256 на 17

Остаток при делении 17 в степени 23 на 16

Сумма всех трехзначных чисел, делимых на 6

Сумма всех трехзначных чисел, делимых на 7

Сумма всех трехзначных чисел, делимых на 8

Сумма всех трехзначных чисел, образованных с использованием 1, 3 , 4

Сумма всех трех четырехзначных чисел, образованных ненулевыми цифрами

Сумма всех трех четырехзначных чисел, образованных с использованием 0, 1, 2, 3

Сумма всех трех четырехзначных чисел числа, образованные с использованием 1, 2, 5, 6

.

Скорость, дистанция, время, калькулятор

Использование калькулятора

Рассчитайте скорость, расстояние или время по формуле d = st, расстояние равно скорости, умноженной на время. Калькулятор скорости, дистанции и времени может решить неизвестные sdt для двух известных значений.

Время можно вводить или рассчитывать в секундах (с), минутах (мин), часах (час) или часах и минутах и ​​секундах (чч: мм: сс).Видеть ярлыки для форматов времени ниже.

Чтобы найти расстояние, используйте формулу для расстояния d = st, или расстояние равно скорости, умноженной на время.

расстояние = скорость x время

Скорость и скорость аналогичны, поскольку они оба представляют собой расстояние в единицу времени, например мили в час или километры в час. Если ставка r совпадает со скоростью с , r = s = d / t.Вы можете использовать эквивалентную формулу d = rt, которая означает, что расстояние равно скорости, умноженной на время.

расстояние = скорость x время

Чтобы найти скорость или коэффициент, используйте формулу для скорости s = d / t, что означает, что скорость равна расстоянию, разделенному на время.

скорость = расстояние / время

Чтобы найти время, используйте формулу для времени, t = d / s, что означает, что время равно расстоянию, разделенному на скорость.

время = расстояние / скорость

Форматы ввода времени чч: мм: сс

В качестве разделителей можно использовать тире (-), точку (.) Или двоеточие (:), и всегда использовать 2 разделителя. Например, 15-06-22, 15.06.22 и 15:06:22 все интерпретируются как 15 часов 6 минут 22 секунды или 15:06:22.

Разрешенные ограничения на вход:

    • часы 0 до 999
    • минут 0 до 59
    • секунд 0 до 59

Ярлыки формата времени

Х..

5 ..

5 часов: 0 минут: 0 секунд

05:00:00

X.Y.

5.22.

5 часов: 22 минут: 0 секунд

05:22:00

X.Y.Z

5.22.10
5.01.15
5.3.6

5 часов: 22 минут: 10 секунд
5 часов: 1 минута: 15 секунд
5 часов: 3 минут: 6 секунд

05:22:10
05:01:15
05:03:06

.Y.

,22.

22 минуты

00:22:00

.Y.Z

. 22,15

22 минуты: 15 секунд

00:22:15

..Z

..5

5 секунд

00:00:05

X..Z

5..05

5 часов: 0 минут: 5 секунд

05:00:05

Сопутствующие калькуляторы

Для физических расчетов скорости, смещения и скорости используйте наш Калькулятор смещения для решения смещения с , средняя скорость v или время t .

.

Калькулятор скорости

Как быстро я еду? — виды скорости

Скорость — неточный термин — есть несколько более точных значений, и их не следует путать друг с другом. Рассмотрим разницу между мгновенной скоростью , средней скоростью и скоростью вращения . Для целей двух первых мы попытаемся визуализировать это на примере вождения автомобиля.

Вы едете по длинной открытой трассе. Вы смотрите на спидометр вашего автомобиля; он читает 100 километров в час.Отсюда вы узнаете, как далеко вы проедете, если будете поддерживать постоянную скорость. Мы знаем, что на практике поддерживать постоянную скорость практически невозможно (хотя на шоссе с круиз-контролем это почти возможно), и наша скорость все время более или менее колеблется. Фактическое расстояние, которое вы преодолеете за час, — это среднее значение всех этих скоростей. Вывод — средняя скорость — это общее расстояние, пройденное за единицу времени (например, за час).

Итак, что на самом деле означает число, которое показывает ваш спидометр? Это ваша мгновенная скорость; ваша скорость в этот самый момент.Согласно определению из учебника, мгновенная скорость — это изменение положения объекта, x, между двумя моментами времени, t₁ и t₂ (где этот временной интервал приближается к нулю, то есть t₂ — t₁ -> 0).

Скорость вращения — это немного другой термин, относящийся скорее к вращающимся объектам, чем к объектам, которые меняют свое положение в пространстве. Соответственно, частота вращения — это количество полных оборотов, которые объект совершает за единицу времени .Он выражается в радианах в секунду (рад / с) или в оборотах в минуту (об / мин). Мы не будем уделять больше внимания этой теме, потому что это не является целью данного калькулятора скорости и расстояния. Если вы хотите узнать больше об угловой скорости, воспользуйтесь нашим калькулятором углового ускорения или калькулятором рациональной кинетической энергии.

.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о