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輸入計算

數學公式

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結果

角頻率
314.1593
rad/s
頻率(f) 50 Hz
週期(T) 0.02 s

什麼是角頻率?

角頻率(符號 \(\omega\),讀作「omega」)用來描述物體振盪或旋轉的快慢,單位為弧度/秒(rad/s)。一般所說的頻率 \(f\) 是計算每秒鐘完成幾個完整週期(單位赫茲,Hz),而角頻率則是以「每秒掃過的角度」來表示同一個運動。由於一個完整週期相當於 \(2\pi\) 弧度,因此這兩者之間正好相差 \(2\pi\) 倍。

一個點繞圓周運動,標有旋轉角和指示旋轉方向的箭頭
角頻率衡量旋轉角 \(\theta\) 變化的快慢,單位為弧度每秒。

如何使用本計算機

先選擇你已知的是頻率 \(f\)(單位赫茲)還是週期 \(T\)(單位秒),輸入數值後,計算機會立即算出角頻率 \(\omega\)(單位 rad/s),並一併顯示對應的頻率與週期,方便你交叉對照。

公式解析

角頻率的定義如下:

$$\omega = 2\pi f = \frac{2\pi}{T}$$

其中,\(f\) 為頻率,單位赫茲(每秒週期數);\(T\) 為週期,單位秒(完成一個週期所需的時間)。由於週期與頻率互為倒數(\(T = 1/f\)),因此這兩種寫法所得到的結果完全相同。

正弦波,水平軸上標出一個完整週期
一個完整週期對應一個週期 \(T\)(或 \(2\pi\) 弧度的相位),將 \(\omega\)、\(f\) 和 \(T\) 聯繫起來。

範例演算

假設一個波的頻率為 50 Hz,則:

$$\omega = 2\pi \times 50 = 314.159 \text{ rad/s}$$

其週期為 \(T = 1/50 = 0.02 \text{ s}\),再用週期版公式驗算:\(\omega = \frac{2\pi}{0.02} = 314.159 \text{ rad/s}\)——答案完全一致。

常用常數和單位

角頻率將普通頻率(每秒週期數)轉換為角速率(每秒弧度)。因為一個完整週期對應於 \(2\pi\) 弧度的一完整旋轉,週期和弧度之間的轉換因子是常數 \(2\pi\)。

主要常數

常數 符號 數值 意義
圓周率 \(\pi\) 3.14159265 圓的周長與直徑的比值
二倍圓周率(每週期弧度) \(2\pi\) 6.28318531 一完整週期(旋轉)中的弧度數

單位

符號 單位 描述
頻率 \(f\) Hz(每秒週期數) 每秒發生的完整週期數
週期 \(T\) s(秒) 一完整週期所需的時間
角頻率 \(\omega\) rad/s(每秒弧度) 振盪或旋轉的角速率

核心關係式

頻率和週期互為倒數:

$$T = \frac{1}{f} \qquad f = \frac{1}{T}$$

角頻率直接由以下任一量決定:

$$\omega = 2\pi f = \frac{2\pi}{T}$$

例如,一個頻率為 \(f = 50\ \text{Hz}\) 的信號的週期為 \(T = 1/50 = 0.02\ \text{s}\),其角頻率為 \(\omega = 2\pi \times 50 \approx\) 314.159265 rad/s。

常見問題

角頻率的單位是什麼?弧度/秒(rad/s)。

\(\omega\) 和 \(f\) 有什麼不同?頻率 \(f\) 計算的是每秒幾個週期;角頻率 \(\omega\) 計算的是每秒掃過的弧度。兩者相差 \(2\pi\) 倍。

可以由角頻率反推週期嗎?可以——將公式改寫為 \(T = \frac{2\pi}{\omega}\) 即可。

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