Frecuencia rotacional

Número de rotaciones por unidad de tiempo

La frecuencia de rotación , también conocida como velocidad de rotación o velocidad de rotación (símbolos ν , nu en minúscula en griego y también n ), es la frecuencia de rotación de un objeto alrededor de un eje . Su unidad del SI es el segundo inverso (s ^{−1 ); otras} unidades de medida comunes incluyen el hercio (Hz), los ciclos por segundo (cps) y las revoluciones por minuto (rpm). ^{[1] [a] [b]}

La frecuencia de rotación se puede obtener dividiendo la frecuencia angular , ω, por una vuelta completa (2 π radianes ): ν = ω/(2π  rad). También se puede formular como la tasa instantánea de cambio del número de rotaciones , N , con respecto al tiempo, t : n = d N /d t (según el Sistema Internacional de Cantidades ). ^{[4] De manera similar al} período ordinario , el recíproco de la frecuencia de rotación es el período de rotación o período de rotación , T = ν ⁻¹ = n ⁻¹ , con dimensión de tiempo (unidad SI segundos ).

La velocidad de rotación es la cantidad vectorial cuya magnitud es igual a la velocidad de rotación escalar . En los casos especiales de giro (alrededor de un eje interno al cuerpo) y revolución (eje externo), la velocidad de rotación puede denominarse velocidad de giro y velocidad de revolución , respectivamente.

La aceleración rotacional es la tasa de cambio de la velocidad rotacional; tiene una dimensión de tiempo recíproco al cuadrado y unidades SI de segundos recíprocos al cuadrado (s ⁻² ); por lo tanto, es una versión normalizada de la aceleración angular y es análoga a la vivacidad .

Cantidades relacionadas

La velocidad tangencial (letra latina v ), la frecuencia de rotación y la distancia radial están relacionadas por la siguiente ecuación: ^[5] ${\displaystyle v}$ ${\displaystyle \nu }$ ${\displaystyle r}$ $${\displaystyle {\begin{aligned}v&=2\pi r\nu \\v&=r\omega .\end{aligned}}}$$

Un reordenamiento algebraico de esta ecuación nos permite resolver la frecuencia rotacional: $${\displaystyle {\begin{aligned}\nu &=v/2\pi r\\\omega &=v/r.\end{aligned}}}$$

Por lo tanto, la velocidad tangencial será directamente proporcional a cuando todas las partes de un sistema tengan simultáneamente la misma , como en el caso de una rueda, un disco o una varilla rígida. La proporcionalidad directa de a no es válida para los planetas , porque estos tienen diferentes frecuencias de rotación. ${\displaystyle r}$ ${\displaystyle \omega }$ ${\displaystyle v}$ ${\displaystyle r}$

Análisis de regresión

La frecuencia de rotación puede medir, por ejemplo, la velocidad de funcionamiento de un motor. La velocidad de rotación se utiliza a veces para referirse a la frecuencia angular en lugar de la cantidad definida en este artículo. La frecuencia angular indica el cambio de ángulo por unidad de tiempo, que se expresa con la unidad radianes por segundo en el sistema SI. Dado que 2π radianes o 360 grados corresponden a un ciclo, podemos convertir la frecuencia angular en frecuencia de rotación mediante la siguiente fórmula: $${\displaystyle \nu =\omega /2\pi ,}$$

• ${\displaystyle \nu \,}$es la frecuencia rotacional, con unidades de ciclos por segundo
• ${\displaystyle \omega \,}$es la frecuencia angular, con unidad radianes por segundo o grados por segundo

Por ejemplo, un motor paso a paso puede girar exactamente una revolución completa cada segundo. Su frecuencia angular es de 360 ​​grados por segundo (360°/s), o 2π radianes por segundo (2π rad/s), mientras que la frecuencia de rotación es de 60 rpm.

La frecuencia de rotación no debe confundirse con la velocidad tangencial , a pesar de que existe cierta relación entre ambos conceptos. Imaginemos un tiovivo con una velocidad de rotación constante. No importa lo cerca o lo lejos que estemos del eje de rotación, la frecuencia de rotación permanecerá constante. Sin embargo, la velocidad tangencial no permanece constante. Si nos encontramos a dos metros del eje de rotación, la velocidad tangencial será el doble de la que tendríamos si nos encontráramos a solo un metro del eje de rotación.

Véase también

• Velocidad angular
• Velocidad radial
• Periodo de rotación
• Espectro rotacional
• Tacómetro

Notas

1. "La frecuencia de rotación n de un cuerpo giratorio se define como el número de revoluciones que realiza en un intervalo de tiempo dividido por ese intervalo de tiempo [4: ISO 80000-3]. La unidad SI de esta cantidad es, por lo tanto, el segundo inverso (s ⁻¹ ). Sin embargo, como se señala en la referencia [4: ISO 80000-3], las designaciones "revoluciones por segundo" (r/s) y "revoluciones por minuto" (r/min) se utilizan ampliamente como unidades para la frecuencia de rotación en las especificaciones de maquinaria rotativa". ^[2]
2. "La unidad SI de frecuencia es el hercio, la unidad SI de velocidad angular y frecuencia angular es el radián por segundo, y la unidad SI de actividad es el becquerel, lo que implica conteos por segundo. Aunque es formalmente correcto escribir estas tres unidades como el segundo recíproco, el uso de los diferentes nombres enfatiza la diferente naturaleza de las cantidades en cuestión. Es especialmente importante distinguir cuidadosamente las frecuencias de las frecuencias angulares, porque por definición sus valores numéricos difieren en un factor [ver ISO 80000-3 para más detalles] de 2π. Ignorar este hecho puede causar un error de 2π. Tenga en cuenta que en algunos países, los valores de frecuencia se expresan convencionalmente utilizando "ciclo/s" o "cps" en lugar de la unidad SI Hz, aunque "ciclo" y "cps" no son unidades en el SI. Tenga en cuenta también que es común, aunque no recomendado, utilizar el término frecuencia para cantidades expresadas en rad/s. Debido a esto, se recomienda que las cantidades llamadas "frecuencia", "frecuencia angular" y "velocidad angular" siempre tengan unidades explícitas de Hz o rad/s y no s ⁻¹ ." ^[3]

Referencias

1. Atkins, Tony; Escudier, Marcel (2013). Diccionario de ingeniería mecánica. Oxford University Press. ISBN 9780199587438.
2. Thompson, Ambler; Taylor, Barry N. (4 de marzo de 2020) [2 de julio de 2009]. "Guía del NIST para el uso del Sistema Internacional de Unidades, publicación especial 811" (edición de 2008). Instituto Nacional de Estándares y Tecnología . Consultado el 17 de julio de 2023 .[1]
3. El Sistema Internacional de Unidades (PDF) (9.ª ed.), Oficina Internacional de Pesas y Medidas, diciembre de 2022, ISBN 978-92-822-2272-0
4. "ISO 80000-3:2019 Cantidades y unidades — Parte 3: Espacio y tiempo" (2.ª ed.). Organización Internacional de Normalización . 2019 . Consultado el 23 de octubre de 2019 .[2] (11 páginas)
5. "Cantidades rotacionales".