grandeur

vitesse angulaire

Le taux de variation de la position angulaire d'un objet en rotation.
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Description

La vitesse angulaire est une mesure de la rapidité avec laquelle un objet tourne ou orbite autour d'un point fixe ou d'un axe. Contrairement à la vitesse linéaire, qui décrit la rapidité avec laquelle un point se déplace en ligne droite, la vitesse angulaire décrit la rapidité avec laquelle l'angle d'un objet en rotation change. C'est une grandeur vectorielle, ce qui signifie qu'elle possède à la fois une magnitude (la rapidité de la rotation) et une direction (le long de l'axe de rotation, suivant la règle de la main droite).

Histoire

Le concept de vitesse angulaire trouve ses racines dans l'astronomie antique, mais il a été formalisé au XVIIe siècle par des scientifiques comme Galilée et Huygens, qui ont étudié le mouvement circulaire. Leonhard Euler a ensuite développé le cadre mathématique de la rotation des corps rigides au XVIIIe siècle.

Comment ça marche

Pour un objet en rotation autour d'un axe, la vitesse angulaire se calcule comme la variation de la position angulaire (mesurée en radians) divisée par la variation du temps. Elle est souvent notée par la lettre grecque oméga (ω). La relation entre la vitesse angulaire et la vitesse linéaire pour un point situé à une distance r de l'axe est v = ωr, ce qui montre que les points plus éloignés de l'axe se déplacent plus rapidement en termes de vitesse linéaire, même si la vitesse angulaire est la même.

En pratique

La vitesse angulaire est essentielle en ingénierie pour concevoir des machines tournantes, en navigation pour les gyroscopes, et en astrophysique pour déterminer les vitesses de rotation des étoiles, des planètes et des galaxies.

Anecdote

La vitesse angulaire de la rotation de la Terre est d'environ 7,27 × 10⁻⁵ radians par seconde, ce qui signifie qu'un point situé à l'équateur se déplace à environ 1670 kilomètres par heure.

Concept graph →

Formules

$$\mathrm{Re}(\omega) < m \Omega_H$$
Waves extract energy from a rotating black hole.
Ce qu'il y a dans la formule
ωvariablefrequency of the wave — fréquence angulaire radian per second
mvariableazimuthal quantum number — azimuthal quantum number
Ω_Hvariableangular velocity of the black hole horizon — vitesse angulaire radian per second
Reopérateurextracts the real component of a complex quantity — real part
$$\rho_{\rm GJ} = -\frac{\mathbf{\Omega} \cdot \mathbf{B}}{2\pi c}$$
Charge density required to screen electric field in pulsar magnetosphere.
Ce qu'il y a dans la formule
\rho_{\rm GJ}variableGoldreich-Julian charge density — densité de charge coulomb per cubic metre
\mathbf{\Omega}variableAngular velocity vector of the neutron star — vitesse angulaire radian per second
\mathbf{B}variableMagnetic field vector — champ magnétique tesla
cconstanteUniversal constant, speed of light in vacuum — vitesse de la lumière = 299792458 metre per second
2\piconstanteMathematical constant, 2π — two pi = 6.283
\cdotopérateurScalar product of two vectors — produit scalaire
$$\delta M = \frac{\kappa}{8\pi} \delta A + \Omega_H \delta J$$
Changes in black hole mass relate to area and angular momentum.
Ce qu'il y a dans la formule
δMvariableInfinitesimal change in black hole mass — masse kilogram
κvariableSurface gravity of the black hole — gravité de surface metre per second squared
δAvariableInfinitesimal change in horizon area — aire square metre
Ω_HvariableAngular velocity of the horizon — vitesse angulaire radian per second
δJvariableInfinitesimal change in angular momentum — moment cinétique kilogram square metre per second
δopérateurInfinitesimal variation of a quantity — variation
$$\dot{\omega} = \frac{6\pi G M}{a(1-e^2)c^2}$$
General relativity predicts periastron advance in binary systems.
Ce qu'il y a dans la formule
\dot{\omega}variablerate of periastron advance — vitesse angulaire radian per second
Mvariabletotal mass of the binary system — masse kilogram
avariablesemi-major axis of the orbit — longueur metre
evariableorbital eccentricity — excentricité
GconstanteConstant of universal gravitation. — constante gravitationnelle = 6.67430e-11 cubic metre per kilogram per second squared
cconstanteSpeed of light in vacuum. — vitesse de la lumière = 299792458 metre per second
$$L_{\text{sd}} = -I \Omega \dot{\Omega}$$
Rotational energy loss rate equals moment of inertia times angular velocity times its derivative.
Ce qu'il y a dans la formule
Ivariablemoment of inertia — moment d'inertie kilogram metre squared
Ωvariableangular velocity — vitesse angulaire radian per second
Ω̇variabletime derivative of angular velocity — angular acceleration radian per second squared
$$t_E = \frac{\theta_E}{\mu}$$
Time to cross the Einstein radius at relative proper motion.
Ce qu'il y a dans la formule
t_EvariableEinstein crossing time — temps second
\theta_EvariableAngular radius of the Einstein ring — einstein radius angle radian
\muvariableRelative proper motion between lens and source — vitesse angulaire radian per second

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