
【化】 angular frequency
角频率(Angular Frequency)是物理学和工程学中描述周期性运动快慢的核心参数,其定义与物理意义如下:
基本定义
角频率(符号:$omega$)表示单位时间内相位角的变化量,单位为弧度每秒(rad/s)。其与普通频率 $f$(单位:Hz)的关系为:
$$omega = 2pi f$$
例如,频率为 50 Hz 的交流电,角频率为 $100pi$ rad/s(约 314 rad/s)。
运动学意义
在圆周运动中,角频率等同于角速度的标量形式,描述质点绕圆心旋转的速率。在简谐振动中(如弹簧振子),角频率与系统固有属性相关:
$$omega = sqrt{frac{k}{m}}$$
其中 $k$ 为劲度系数,$m$ 为质量。
电路分析
交流电路中,电压/电流信号 $V(t) = V_0 sin(omega t)$ 的角频率 $omega$ 决定信号变化速率,直接影响感抗($X_L = omega L$)和容抗($X_C = frac{1}{omega C}$)。
机械振动
角频率用于计算振动系统的周期 $T = frac{2pi}{omega}$ 和能量传递特性。例如,桥梁固有角频率若与外力频率接近,可能引发共振风险。
中文术语 | 英文术语 |
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角频率 | Angular Frequency |
弧度每秒 | Radians per Second |
相位角 | Phase Angle |
简谐振动 | Simple Harmonic Motion |
权威参考来源:
- 高等教育出版社《物理学基础》(ISBN 978-7-04-023896-5)
- IEEE 标准术语库(Standard 100)
- 《机械振动理论及应用》(清华大学出版社)
角频率(Angular Frequency)是描述周期性运动快慢的物理量,通常用符号 $omega$ 表示。以下是详细解释:
角频率表示单位时间内变化的弧度数,其计算公式为: $$ omega = 2pi f = frac{2pi}{T} $$
角频率的单位是弧度每秒(rad/s),体现周期性运动中相位角的瞬时变化速率。
角频率是普通频率的 $2pi$ 倍,即 $omega = 2pi f$。这种关系源于一个完整周期对应 $2pi$ 弧度的相位变化。
角频率在数学和工程中简化了涉及周期性函数的计算(如用复数表示振动时,$omega$ 可直接用于相位运算),避免了频繁的 $2pi$ 转换。
若某振动的频率 $f=5,text{Hz}$,则其角频率 $omega = 2pi times 5 = 10pi,text{rad/s}$,表示每秒相位角变化 $10pi$ 弧度。
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