角速度とは?
角速度(ω)とは、物体が回転または公転する速さを表す量で、単位は「ラジアン毎秒(rad/s)」です。ある点が円周上を動くとき、その直線方向(接線方向)の速さ v は、円の半径 r を介して角速度と結びついています。この計算ツールは、わかっている線速度と半径から角速度を求め、さらにその結果を回転数(RPM=毎分回転数)にも換算します。
計算ツールの使い方
線速度 v をメートル毎秒(m/s)で、半径 r をメートル(m)で入力すると、角速度がすぐに表示されます。半径がゼロの場合(物理的に定義できません)はエラーを防ぐ仕組みになっており、回転機械でおなじみの RPM 換算値もあわせて確認できます。
公式の解説
基本となる関係式は $$\omega = \dfrac{\text{Linear velocity } v}{\text{Radius } r}$$ です。1回転は \(2\pi\) ラジアンに相当するため、$$\text{RPM} = \omega \times \dfrac{60}{2\pi}$$ という式で回転数に換算できます。逆方向に求めたい場合は、$$v = \omega \cdot r$$ で計算します。どちらの量も SI 単位(メートル・秒)で統一されているため、角速度の結果は rad/s で得られます。
計算例
半径 0.3 m の自動車のタイヤが、車を 30 m/s で走らせているとします。このときの角速度は $$\omega = \frac{30}{0.3} = 100 \text{ rad/s}.$$ RPM に直すと $$100 \times \frac{60}{2\pi} \approx 954.93 \text{ RPM}$$ となり、これがタイヤの回転速度です。
よくある質問(FAQ)
どの単位を使えばいいですか? 半径はメートル、速度はメートル毎秒を使うと、角速度がそのまま rad/s で得られます。両方の入力で長さの単位がそろっていれば、どの単位でも計算できます。
なぜラジアンを使うのですか? ラジアンを使うと関係式が無次元でシンプルになります。弧の長さ=半径×角度という関係から、\(v = r\omega\) が自然に成り立つのです。
rad/s から RPM への換算方法は? rad/s の値に 9.5493(=\(60 / 2\pi\))を掛けてください。