각가속도

각가속도(角加速度)는 시간에 대한 각속도의 변화율이다. 각가속도의 단위는 SI 단위로 라디안 매 초 제곱(rad/s²)이고, 통상적으로 그리스 문자 알파 ($\alpha$)로 표시한다.

수학적 정의

각가속도는 다음과 같이 정의할 수 있다.

$\alpha =\frac{d\omega }{dt}=\frac{d^2\theta }{d{t}^2}$ , 또는

$\alpha =\frac{{𝐚}_T}{r}$ ,

여기서 $\omega$는 각속도, ${𝐚}_T$는 접선방향의 가속도이며 r은 곡률 반경이다.

운동 방정식

원운동에서 돌림힘과 각가속도 사이의 관계를 설명하기 위해서, 뉴턴의 제2법칙을 적용할 수 있다.

$\tau =I\alpha$ ,

여기서 $\tau$는 물체에 작용하는 돌림힘의 총합이고, $I$는 관성 모멘트이다.

등각가속도

물체 작용하는 돌림힘 $\tau$가 일정하면, 각가속도 역시 일정하게 된다. 이러한 경우, 위의 식을 적용하면 다음과 같이 상수인 각가속도를 구할 수 있다.

$\alpha =\frac{\tau }{I}$ .

비등각가속도

일정하지 않은 돌림힘이 작용하는 경우, 물체의 각가속도는 시간에 따라 변화한다. 따라서 위의 식은 상수가 아닌 미분방정식의 형태를 띠게 된다. 이 미분방정식이 이른바 계의 운동방정식이고, 물체의 운동을 완벽하게 설명할 수 있다.

같이 보기

• 각운동량
• 각속력
• 각속도
• 회전