角速度計算機

依角位移、線速度、頻率或週期計算旋轉速度。

旋轉運動計算機
選擇已知的關係式,並輸入量測數值。

關於角速度

角速度衡量物體旋轉的快慢,表示其角位置隨時間改變的速率。標準 SI 單位是弧度每秒。線速度描述每秒沿路徑移動的距離,而角速度適用於旋轉剛體上的每一點。距離轉軸越遠的點,線速度越快,但所有點在相同時間內轉過的角度都一樣。 角速度可由數個等價關係式求得。以弧度表示的角位移除以經過時間,可得平均角速度。已知切向線速度與半徑時,角速度等於線速度除以半徑。頻率為 f 的週期性旋轉,其角速度等於 2 pi 乘以 f;已知週期 T 時,則為 2 pi 除以 T。本計算機提供這四種方法,並將結果換算成每分鐘轉數,方便實務比較。 採用位移法時,輸入的角度會先由度轉為弧度再相除。一整圈等於 360 度或 2 pi 弧度。因此,每兩秒轉一圈的物體,角速度為每秒 pi 弧度,即每分鐘 30 轉。以赫茲表示的頻率計算每秒完成的週期數,所以一赫茲對應每秒 2 pi 弧度,即 60 rpm。除了顯示時的四捨五入,這些換算皆為精確值。 在嚴格的力學定義中,角速度是向量。其大小即為此處顯示的角速率,方向則依右手定則沿旋轉軸決定。負號可表示相反的旋轉方向,但本計算機僅接受正的大小值,便於一般速度計算。若速度隨時間改變,以位移與時間求得的結果是平均值,而非瞬時值。 應用範圍包括馬達、車輪、渦輪、齒輪、實驗室離心機、軌道運動及旋轉機械。請使用各欄位旁標示的單位,並選擇符合實際已知量的關係式。真實機構可能存在滑動、半徑變化、齒輪比或加速度,因此應確認輸入值對應同一旋轉構件與時間區間。對於攸關安全的設備,應以校正過的感測器及製造商資料確認轉速限制,不可僅依賴理論換算。

角速度範例

以弧度每秒及 rpm 表示常見的旋轉運動。

已知數值角速度情境
2 秒內轉過 360 度3.141593 rad/s, 30 rpm兩秒轉一圈
線速度 10 m/s,半徑 2 m5 rad/s, 47.746 rpm車輪上的一點
頻率 50 Hz314.159265 rad/s, 3000 rpm同步轉速

如何計算角速度

  1. 選擇符合已知旋轉量測值的方法。
  2. 依各欄位旁顯示的單位輸入正值。
  3. 計算角速度,並查看弧度每秒及 rpm 的結果。
  4. 確認所有量測值都對應相同轉軸與時間區間。

角速度常見問題

角速度的 SI 單位是什麼?

SI 單位是弧度每秒,寫作 rad/s。弧度在數學上沒有量綱,但標示弧度可明確說明此數量與角度相關。

如何將角速度換算成 rpm?

將弧度每秒的數值乘以 60,再除以 2 pi。計算機會自動完成換算。

車輪上每一點的角速度都一樣嗎?

剛性車輪上的每一點具有相同角速度。切向線速度則隨與轉軸距離增加而變快。

角速度可以是負值嗎?

可以,正負號可表示相對於所選轉軸的方向。本計算機針對一般換算用途,顯示正的速度大小。

頻率和角速度有何不同?

頻率計算每秒完成的完整週期數,角速度則衡量每秒轉過的弧度數。頻率乘以 2 pi,即可由赫茲換算為弧度每秒。