Pyörimisnopeuksien

Pyörimisnopeuksien käsite kattaa kappaleiden tai järjestelmien kulmanopeudet, joilla ne pyörivät akselinsa ympäri. Kulmanopeus ω kuvaa pyörimisliikkeen nopeutta, ja sen suuruus ilmoitetaan yleisimmin radiaaneina sekunnissa (rad/s) tai kierroksina minuutissa (rpm). Pyörimisnopeuksien termi viittaa usein useisiin arvoihin samanaikaisesti tai ajan myötä muuttuneisiin arvoihin.

Mittauksessa käytetään muun muassa tachoja sekä optisia tai magneettisia enkoodereita. Näiden anturien tuottamat signaalit mahdollistavat kulmanopeuden sekä sen muutoksen määrittämisen reaaliajassa. Monissa teknisissä sovelluksissa nopeus säädetään suljetussa ohjausjärjestelmässä, kuten PID-säätimellä, jolloin pyörimisnopeuksien vaihtelu pysyy hallinnassa.

Kulmanopeus on vektori, jonka suunta kertoo pyörimissuunasta ja -akselista. Kulmanopeuden kiihtyvyys α kuvaa sen muutosta ajan yksikössä, ja vääntömomentti τ määrittää tämän muutoksen kappaleen inertia huomioiden: τ = I α. Pyörimisnopeudet vaikuttavat kineettiseen energiaan E = 1/2 I ω^2 sekä tangentin nopeuteen v = ω r.

Esimerkkejä sovelluksista ovat moottorit, tuulivoimaloiden roottorit, kiintolevyjen pyörivät tallennusmekanismit sekä robotiikan nivelakselit. Nopeuden hallinta on tärkeää suorituskyvyn, turvallisuuden ja energiatehokkuuden kannalta.

Yleisiä yksiköitä ovat rad/s ja rpm. Eri järjestelmät voivat ylläpitää hyvin erilaisia pyörimisnopeuksia, kuten kiintolevyillä noin 5400–7200 rpm tai dronemootoreissa useita tuhansia rpm.