الرئيسية » هندسة كهربية » أساسيات كهربية » الزاوية نصف القطرية (Radian)

الزاوية نصف القطرية (Radian)

الزاوية نصف القطرية (Radian)

فى دراسة حركة نقطة على محيط دائرة كأصل ومنشأ للموجة الجيبية ظهر مصطلح الزاوية والسرعة الزاوية مقابل المسافة والسرعة المنتظمة فى الحركة المستقيمة (الخطية ) مما يشدنا إلى المقارنة بينهما لفهم جيد للحركة الدائرية .

  الحركة المستقيمة

المسافة المقطوعة بالكيلومتر وأجزائه فنقول قطع فلانا مسافة 100متر مثلا وإذا كان زمن قطعه لها 10 دقائق فإن سرعته 100 ÷ 10 = 10 متر/دقيقة إى أنه فى كل دقيقة قطع 10 متر ( والتعبير الرياضى للسرعة هو معدل تغير المسافة بالنسبة للزمن) وعلى مستوى المسافة متناهية الصغر نقول V= dx/dt) ( أى تفاضل المسافة بالنسبة للزمن (المشتقة الأولى للمسافة )، وفى الحركة المستقيمة تزداد المسافة بمرور الزمن .

  الحركة الدائرية (على محيط دائرة) يختلف الأمر

 

  • المسافة المقطوعة قوسا على محيط دائرة

  • بمرور الزمن  تتم النقطة المتحركة  على محيط الدائرة دورات كاملة حول مركز الدائرة مقابل المسافة فى الحركة المستقيمة  فظهر للحركة الدائرية مصطلح يميزة عن الحركة الخطية هو التردد (عدد الدورات الكاملة فى الثانية الواحدة)

فكيف يتم التعبير عن المسافة المقطوعة (طول القوس) فى الحركة الدائرية (المحيطية)؟

من شكل (2) نلاحظ انه مهما كان قطر الدائرة صغيرا أم كبيرا فإن نسبة طول القوس (l) إلى نصف قطرها (r) عدد ثابت ويمكن اثبات ذلك من التشابة بين المثلثين فى ش (3)

l/r = Constant (ثابت)       (1)

وعليه يمكن ايجاد (أو قياس ) طول القوس (المسافة التى تقطعها النقطة المتحركة على محيط دائرة ) بدلالة نصف قطرها والثابت فى المعادلة (1) وكأى كمية لها وحدة قياس فإن وحدة قياس الزاوية نصف القطرية  ( الراديان)  هى   الزاوية المقابلة لقوس طوله يساوى نصف قطردائرته وتمييزها     (1 Rad) وتقابل زاوية دائرة مقدارها  57.324  درجة دائرية (الزاوية الدائرية= 360  درجة) واتخذوا منها وحدة لقياس الزاوية أسموها الزاوية نصف القطرية  (Radian) لنسبها لطول نصف القطر كما فى العلاقة (1) .

وعلية فإن الزاوية الدائرية 360 درجة يقابلها زاوية نصف قطرية مقدارها ومن العلاقة (1) = طول محيط الدائرة ÷ نصف قطرها

3600 = 2πr ÷ r = 2π

أى 1800= π  ، 900=   2/π

ومن نفس العلاقة أصبح ميسورا قياس طول القوس (المسافة التى تقطعها النقطة على المحيط)

طول القوس على محيط الدائرة = نصف قطر الدائرة  × الزاوية نصف القطرية المقابلة للقوس

فإن السرعة الزاوية  (ω)(المحيطية) تمييزا لها عن السرعة الخطية = معدل تغير طول القوس بالنسبة للزمن

ω  = r dӨ/dt

العلاقة بين السرعة الزاوية لحركة نقطة على محيط دائرة وعدد مرات اتمامها لدورات كاملة (F)

فى الدورة الكاملة تقطع النقطة زاوية نصف قطرية 2π

فإذا كان تعريف التردد  (F)هو عدد الدورات الكاملة فى الثانية الواحدة

فإن المسافة المحيطية المقطوعة فى الثانية الواحدة   وهو تعريف السرعة الزاوية (ω) تساوى

ω = 2πf Rad/sec

اترك رد