Для пояснення обертальних рухів зчеплених зубчастих коліс різних технічних механізмів, а також розрахунку ланцюгових та пасових передач (рис. 1.11) необхідно знати зв’язок між кутовими швидкостями ведучих та ведених зубчастих коліс або шківів (ω1 і ω2) та лінійною швидкістю точок контактуючих поверхонь зубчастих коліс або шківів (). Для цього розглянемо рисунок 1.12 та виразимо кутову швидкість через лінійну.
Нехай матеріальна точка пройшла за час Δt по колу з радіусом R шлях Δs, а радіус-вектор повернувся на кут Δφ. Якщо довжина шляху: Δs = R∙Δφ, то лінійна швидкість:
,
або , то
. (1.31)
Співвідношення цих векторів виражається векторним добутком:
. (1.32)
Отже, лінійна швидкість – це вектор, модуль якого дорівнює ω∙r∙sinα (де α – кут між векторами та ), що напрямлений перпендикулярно до та у той бік, в який поступально переміщується гвинт, коли його головка робить найкоротший поворот від до (рис. 1.10).
Продиференціюємо формулу (1.30) за часом. Це дає:
або
(1.33)
Перший доданок напрямлений по дотичній до траєкторії і є не що інше, як тангенціальне прискорення:
. (1.34)
За модулем тангенціальне прискорення можна було б пов’язати із кутовим прискоренням:
, (1.35)
Другий доданок у формулі (1.33) є нормальним прискоренням, яке напрямлене вздовж радіусу до центру обертання:
. (1.36)
За модулем нормальне прискорення можна записати як:
, . (1.37)
Повне прискорення:
(1.38)
Для руху по колу вводять поняття періоду та частоти обертання.
Період є часом, за який матеріальна точка здійснює один повний оберт, тобто радіус-вектор точки повертається на кут 2π. Тоді у випадку рівномірного руху:
. (1.39)
Частота є кількістю повних обертів N, що здійснює матеріальна точка за одиницю часу:
. (1.40)
За один оберт: .
Для рівноприскореного (β = const) обертального руху можна записати формули визначення кутової швидкості та рівняння руху: