각변위 계산기

회전 운동학으로 각속도나 각가속도에서 각변위를 구합니다.

계산 방법을 선택하고 알려진 값을 입력하면, 회전한 각도를 라디안과 도 단위로 즉시 계산합니다.

각변위 계산기
회전 운동학으로 각속도나 각가속도에서 각변위를 구합니다.

각변위 계산기 소개

각변위는 물체가 주어진 시간 동안 고정된 축을 중심으로 회전한 총 각도입니다. 선형 변위에 대응하는 회전량이며, 단위는 라디안(rad)이 표준이지만 도도 자주 사용됩니다. 한 바퀴는 2π 라디안 또는 360도입니다. 이 계산기는 각변위를 구하는 두 가지 운동학 방법을 제공합니다. 첫 번째는 평균 각속도 공식 θ = (ω₀ + ω) / 2 × t 를 사용하는 방법입니다. 여기서 ω₀는 초기 각속도, ω는 최종 각속도, t는 시간입니다. 이 식은 각가속도가 일정하다고 가정하며, 평균 속도로 변위를 구하는 선형 운동학 공식과 유사합니다. 두 번째 방법은 표준 운동방정식 θ = ω₀ × t + ½ × α × t² 를 적용합니다. 여기서 α는 각가속도입니다. 초기 회전 속도와 그 변화율은 알지만 최종 각속도는 모를 때 특히 유용합니다. 이 역시 각가속도가 일정하다고 가정합니다. 각변위는 부호가 있는 값입니다. 양수는 약속된 양의 방향으로의 회전(보통 2차원 평면에서는 반시계 방향)을 뜻하고, 음수는 시계 방향 회전을 뜻합니다. 여러 회전 운동을 합치거나 다물체 역학에서 부호 규약을 정할 때 중요합니다. 각변위 계산의 실제 활용 예로는 모터 축이 시동 중 얼마나 회전했는지 구하기, 알려진 각가속도 변화로 로봇 팔의 위치 예측하기, 행성이나 위성의 일정 시간 회전 분석하기, 시계 바늘이 지난 각도 계산하기, 또는 마찰로 인해 플라이휠이 감속하는 과정을 설명하기 등이 있습니다. 결과는 라디안과 도 모두로 표시됩니다. 라디안은 SI와 호환되는 단위로, 회전량을 다루는 모든 물리·공학 공식에 직접 사용됩니다. 도는 일상적으로 이해하기 쉬운 단위입니다. 변환은 간단합니다: 도 = 라디안 × (180 / π). 참고로 한 바퀴는 6.2832 라디안, 즉 360도입니다.

각변위 예시

두 가지 운동학 방법을 보여 주는 세 가지 예제입니다.

입력결과설명
관람차: ω₀ = 0, ω = 0.5 rad/s, t = 10 sθ = 2.5 rad ≈ 143.24°방법: 속도로 계산. θ = (0 + 0.5)/2 × 10 = 2.5 rad.
팽이: ω₀ = 10 rad/s, α = −0.5 rad/s², t = 4 sθ = 36 rad ≈ 2062.65°방법: 가속도로 계산. θ = 10×4 + 0.5×(−0.5)×16 = 40 − 4 = 36 rad.
터빈: ω₀ = 0, α = 2 rad/s², t = 5 sθ = 25 rad ≈ 1432.39°방법: 가속도로 계산. θ = 0 + 0.5×2×25 = 25 rad.

각변위 계산기 사용법

  1. 계산 방법을 선택합니다. 초기 각속도, 최종 각속도, 시간 정보를 알고 있으면 “초기 및 최종 각속도에서”를, 초기 각속도, 각가속도, 시간을 알고 있으면 “초기 각속도와 각가속도에서”를 선택하세요.
  2. 속도 방법에서는 초기 각속도 ω₀(rad/s), 최종 각속도 ω(rad/s), 시간 t(s)를 입력합니다.
  3. 가속도 방법에서는 초기 각속도 ω₀(rad/s), 각가속도 α(rad/s²), 시간 t(s)를 입력합니다. α는 감속을 뜻하도록 음수가 될 수 있습니다.
  4. “계산”을 누르면 각변위가 라디안과 도로 표시됩니다. “초기화”를 누르면 모든 입력값이 지워지고 다시 시작할 수 있습니다.

각변위 FAQ

각변위란 무엇인가요?
각변위는 회전하는 물체가 축을 중심으로 얼마나 움직였는지를 나타내는 각도이며, 라디안이나 도로 표시합니다. 3차원에서는 벡터량이지만, 단순한 2차원 회전 문제에서는 스칼라로 다룹니다.
각변위와 각도는 어떻게 다른가요?
각변위는 초기 위치에서 최종 위치까지의 각도 변화로, 여러 바퀴를 포함한 누적 회전까지 나타냅니다. 예를 들어 3바퀴를 돌면 각변위는 6π rad, 즉 약 18.85 rad입니다.
θ = ω₀t + ½αt² 공식은 어디에서 나오나요?
일정한 각가속도 운동 방정식을 적분해서 얻습니다. α = dω/dt에서 적분하면 ω = ω₀ + αt가 되고, 다시 적분하면 θ = ω₀t + ½αt²가 됩니다. 이는 선형 운동식 x = v₀t + ½at²와 직접 대응합니다.
각변위는 음수가 될 수 있나요?
네. 음수 각변위는 정의된 양의 방향과 반대 방향으로 회전했음을 뜻합니다. 보통 표준 시점에서는 반시계 방향이 양수, 시계 방향이 음수입니다.
라디안을 도로 바꾸려면 어떻게 하나요?
라디안에 180/π ≈ 57.296을 곱하면 됩니다. 또는 라디안 값을 π로 나눈 뒤 180을 곱해도 같습니다. 이 계산기는 두 단위를 자동으로 보여 줍니다.
각변위와 호의 길이는 어떻게 다른가요?
호의 길이 s는 축에서 반지름 r 위치에 있는 점이 실제로 이동한 거리로, s = r × θ(θ는 라디안)입니다. 각변위 θ는 회전 각도 자체를 나타내며 반지름과는 무관합니다. 같은 θ라도 축에서 더 멀리 있을수록 호의 길이는 더 큽니다.