Kaj je kotno pospeševanje?

Zemlja opravi en polni obrat okoli Sonca, 360 stopinj (2π radiana), vsakih 365.24 dni. To pomeni, da se kot, ki ga tvori namišljena črta, ki povezuje Zemljo s Soncem, spremeni za malo manj kot 1 stopinjo (π/180 radianov) na dan. Znanstveniki uporabljajo izraz kotna hitrost za opis gibanja takšne namišljene črte. Kotni pospešek predmeta je enak hitrosti, s katero se ta hitrost spreminja.

Kotni pospešek je odvisen od izbrane referenčne točke. Namišljena črta, ki povezuje Zemljo s Soncem, spreminja svojo kotno hitrost veliko počasneje kot namišljena črta, ki povezuje Zemljo s središčem galaksije. Ko razpravljamo o kotnem pospešku, ni nobene zahteve, da zadevni objekt potuje po celotni poti okoli referenčne točke. Lahko razpravljamo o spreminjajoči se kotni hitrosti enega avtomobila glede na drugega ali vibrirajočega atoma vodika glede na večji atom kisika v molekuli vode.

V žargonu fizike je pospešek vedno vektorska količina, ne glede na to, ali je linearna ali kotna. Če avtomobil, ki se giblje v desno s hitrostjo 33 čevljev/sekundo (10 m/s), po 2 sekundah pritisne na zavore, da se ustavi, bi znanstvenik opisal povprečni linearni pospešek avtomobila kot ft/s2 (m/s2). Pri opisu kotnega pospeška se gibanje v nasprotni smeri urinega kazalca šteje za pozitivno, vrtenje v smeri urinega kazalca pa negativno.

Znanstveniki uporabljajo grško črko alfa, α, za označevanje kotnega pospeška. Po dogovoru so vektorji odebeljeni in njihove skalarne vrednosti so označene z nekrepko pisavo. Tako se α nanaša na njegovo velikost. Kotni pospešek lahko v komponentah zapišemo kot a, b, c>, kjer je a kotni pospešek okoli osi x, b pospešek okoli osi y in c pospešek okoli osi z.

Vse linearne količine, ki se uporabljajo za opis predmetov ali sistemov v Newtonovi mehaniki, imajo kotne analoge. Kotna različica Newtonove znamenite F=ma je τ = Iα, kjer je τ navor in I vztrajnostni moment sistema. Ti zadnji dve količini sta kotni ekvivalenti sile in mase.

V določenih nastavitvah je kotni pospešek sistema okoli osi povezan z linearnim pospeškom sistema skozi prostor. Na primer, razdalja, ki jo žogica zavrti v določenem času, je povezana s tem, kako hitro se njena zunanja površina vrti okoli svojega središča, če se domneva, da žogica ne drsi ali zdrsi. Tako je treba linearno hitrost krogle s povezati s kotno hitrostjo ω s formulo s=ωr, kjer je r polmer kroglice. Zato mora biti velikost linearnega pospeška povezana z α z a= αr.