【目標】

  1. 周期 $T$ ,回転数 $n$ ,角速度 $\omega$ の定義を説明できる.(p. 119)
  2. 等速円運動における,周期 $T$,回転数 $n$,角速度 $\omega$ の相互変換ができる.(pp. 119–120)
  3. 実学的な回転数の単位 “rpm” (Revolution Per Minute = 回/分) を扱うことができる.

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【回転の速さの表し方】

名称 量記号 単位記号 定義 特記事項
周期 $T$ [s] 1回転 毎に 何s かかるか [s/回]とみなすと理解しやすい
回転数 $n$ [Hz = 1/s] 1s 毎に 何回転 するか [回/s]とみなすと理解しやすい
角速度 $\omega$ [rad/s] 1s 毎に 何rad 回るか ぐるっと1回転 = $2\pi\mathrm{[rad]}$

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“rpm” と “Hz” の関係

$$ \newcommand{\sn}{\@ifstar{\snstar}{\snnostar}}\newcommand{\snstar}[3]{#1\,\mathrm{#3}}\newcommand{\snnostar}[3]{#1\!\times\!10^{#2}\,\mathrm{#3}} % \begin{align*} \sn*{120}{}{rpm} &= \frac{\sn*{120}{}{回転}}{\sn*{1}{}{min}} \\[10pt] &= \frac{\sn*{120}{}{回転}}{\sn*{60}{}{s}} \\[10pt] &= \sn*{2.0}{}{Hz} \end{align*} $$

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【$T$,$n$,$\omega$の相互変換】

$$ \newcommand{\sn}[3]{#1\,\mathrm{#3}}

\begin{array}{ccccc} \sn{T}{}{[s/回]} &= & \dfrac{1}{\sn{n}{}{[回/s]}} &= &\dfrac{\sn{2\pi}{}{[rad/回]}}{\sn{\omega}{}{[rad/s]}} \\[18pt] \dfrac{1}{\sn{T}{}{[s/回]}} &= & \sn{n}{}{[回/s]} &= &\dfrac{\sn{\omega}{}{[rad/s]}}{\sn{2\pi}{}{[rad/回]}} \\[18pt] \dfrac{\sn{2\pi}{}{[rad/回]}}{\sn{T}{}{[s/回]}} &= & \sn{2\pi}{}{[rad/回]} \cdot \sn{n}{}{[回/s]} &= & \sn{\omega}{}{[rad/s]} \end{array} $$

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【等速円運動】

$$ \boxed{ \quad \begin{array}{ccccc} \text{回転角} && \text{角速度} && \text{時間} \\ \theta & = & \omega & \times & t \\ \text{[rad]} && \text{[rad/s]} && \text{[s]} \end{array} \quad } $$

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