基準 ISO 80000-3 :2019では、無次元量である 回転 (または回転数 )と呼ばれる物理量 が定義されており、その瞬間変化率は 回転周波数 (または回転速度 )と呼ばれ、単位は逆秒 (s⁻¹ ) である。[ 1 ]
回転を表すための、関連するが別の量として角周波数 (または角速度、 角速度 の大きさ)があり、SI単位はラジアン毎秒 (rad/s)である。
ヘルツ(Hz)とラジアン毎秒(rad/s)は、同じ次元 (時間の逆数)と基本単位(s⁻¹ )を持つものの、それぞれ周波数と角周波数という、異なるが比例関係にある2つの ISQ 量を表すために用いられる特別な名称である。周波数f と角周波数ω の間の変換は次のようになる 。ω = 2 π f 、 f = ω 2 π 。 {\displaystyle \omega =2\pi f,\quad f={\frac {\omega }{2\pi }}.}
したがって、毎分60回転で回転する円盤は、 角速度が2πラジアン/秒、回転周波数が1Hzであると言わ れる 。
国際単位系 (SI)では、rpmは単位として認められていません。角周波数 と角速度 の単位はrad /s 、周波数の単位はHz ( s⁻¹ に等しい)と定義されています。
1 ラッド s = 1 2 π Hz = 60 2 π rpm 2 π ラッド s = 1 Hz = 60 rpm 2 π 60 ラッド s = 1 60 Hz = 1 rpm {\displaystyle {\begin{array}{rcrcr}1~{\dfrac {\text{rad}}{\text{s}}}&=&{\dfrac {1}{2\pi }}~{\text{Hz}}&=&{\dfrac {60}{2\pi }}~{\text{rpm}}\\2\pi ~{\dfrac {\text{rad}}{\text{s}}}&=&1~{\text{Hz}}&=&60~{\text{rpm}}\\{\dfrac {2\pi }{60}}~{\dfrac {\text{rad}}{\text{s}}}&=&{\dfrac {1}{60}}~{\text{Hz}}&=&1~{\text{rpm}}\end{array}}}
例 車輪、ポンプ、クランクシャフトなどの場合、1分間に1サイクルを完了する回数を、1分あたりの回転数(rpm)という単位で表します。1回転とは、円運動、往復運動、その他の周期運動など、運動の1周期のことです。 多くの種類のディスク記録媒体では、読み取りヘッド下の媒体の回転速度がrpmで標準的に定められています。例えば 、蓄音機(グラモフォン)のレコードは、通常 16 + 2 / 3、33 + 1 / 3、45 rpm 、または78 rpm (それぞれ0.28、0.55、0.75、または1.3 Hz)で一定速度で回転します。 空気タービンが回転して 1,500,000回転 / 分 ( 25kHz) 最新のエアタービン式歯科用ドリル は、毎秒 800,000 rpm (13.3 kHz )。 従来のアナログ時計の秒針は、1分間に1回転する 。 オーディオ CD プレーヤーは、ディスクを正確かつ一定の速度 (4.3218 Mbit/s の生の物理データから 1.4112 Mbit/s (176.4 KB/s) の使用可能なオーディオ データ) で読み取るため、ディスクの回転速度を、最も内側の端を読み取るときは8 Hz (480 rpm)、外側の端を読み取るときは 3.5 Hz (210 rpm) に変化させる必要があります。[ 2 ] DVD プレーヤーは通常、一定の線速度でディスクを読み取ります。ディスクの回転速度は、最も内側の端を読み取るときは25.5 Hz (1530 rpm)、外側の端を読み取るときは10.5 Hz (630 rpm) まで変化します。[ 2 ] 洗濯機 のドラムは 毎分500回転で回転し、 脱水サイクル中は2763rpm ( 8Hz~ 46Hz)です。 メジャーリーグの 投手が投げる野球ボールは 、1000回転以上で回転する。 2500 rpm (41.7 Hz)。回転速度が速いほど、砕球の 動きが大きくなります。[ 3 ] 発電用タービン(2極オルタネータ付き )は、3000 rpm(50 Hz)、3600 rpm(60 Hz)、および4000 rpm以上(66 + 2/3 Hz )で回転します。 現代の自動車 エンジン は通常、約 1600 回転/分 – 巡航時は2800 rpm (31 Hz – 48 Hz)、最低 (アイドル) 速度は約 750 rpm – 900 rpm (12.5 Hz – 15 Hz)、上限は 4800 rpm から最大 2800 rpm まで ロードカーの場合は9500 rpm (80 Hz – 158 Hz) まで、ごくまれに 特定の 車( GMA T.50 など)では10,000rpm 、 または 22,000 rpm レーシング エンジン(フォーミュラ 1 カーなど ) ( 2006 年 シーズン中、2.4 L N/A V8 エンジン 構成の場合、制限あり) 15,000 rpm 、1.6 L V6 ターボ ハイブリッドエンジン構成の場合)。[ 4 ] V8 、V10 、V12 F1 車 の排気音は、 I4 エンジン よりもはるかに高いピッチになります。これは 、 4 ストローク エンジン の各シリンダーが クランクシャフト の 2 回転ごとに 1 回点火するためです。したがって、毎秒 300 回回転する 8 気筒エンジンの排気音は、 1200 Hz 。 大型の2ストローク 低速ディーゼルエンジンは、 船舶用エンジン としてよく使用される。それらのほとんどは120rpm以下で動作し、ストロークの長いエンジンの中には最高回転数が約80rpmのものもある。 ピストン式航空機エンジンは 通常、1000回転から1000回転の間で回転します。 2500 rpm と 10,000 rpm (42 Hz ~ 166 Hz) 。 コンピュータのハードドライブは 通常、回転速度が 7500 回転/分 – 10,000 rpm (125 Hz – 166 Hz)は、コンシューマー向けモデルの ATA またはSATA ベースのドライブで最も一般的な回転速度です。高性能ドライブ (ファイルサーバーやハイエンドゲーミング PC で使用) は、 10,000 rpm – 15,000 rpm (160 Hz – 250 Hz)で 、通常はより高レベルの SATA、SCSI 、またはファイバーチャネル インターフェースと、これらの高速化を可能にするためのより小さなプラッタを備えています。ストレージ容量の削減と最終的な外縁速度は、高速回転のおかげでアクセス時間と平均転送速度が大幅に向上します。最近まで、低価格で電力効率の高いラップトップ ドライブには、 4200 rpm 、あるいは 3600 rpm の スピンドル速度 (70 Hz または 60 Hz) ですが、パフォーマンスの低下、より高速なモデルでのエネルギー効率の向上、スリムラインおよびウルトラポータブル ノートパソコンで使用するためのソリッドステート ドライブ の採用により、これらの速度は人気がなくなりました。CD や DVD メディアと同様に、ディスクの 1 回転あたりに保存または読み取ることができるデータ量は、スピンドル付近よりも外縁部の方が大きくなります。ただし、ハード ドライブは一定の回転速度を維持するため、実効データ レートはエッジ (慣習的に、CD や DVD とは反対のディスクの「開始」) で速くなります。 フロッピーディスク ドライブは通常、一定の300rpm 、またはまれに360rpm (比較的低速な5Hz または 6Hz)で、一定の1回転あたりのデータ密度で動作し、実装は簡単で安価でしたが、非効率的でした。古いAppleコンピュータ(Lisa、初期のMacintosh、後期のII)で使用されていたような一部の設計はより複雑で、可変回転速度とトラックごとの記憶密度(一定の読み取り/記録速度)を使用して、ディスクあたりより多くのデータを保存していました。たとえば、 Macの800kB倍密度ドライブでは、一定の39.4kB /s(最大)で 394rpm(1トラックあたり12セクター)から590rpm (8セクター)の間で動作しました。これは、他のマシンの倍密度ドライブの300rpm 、720kB 、23kB/s(最大)と比較したものです。[ 5 ] ウラン濃縮用のジッペ型遠心分離機は、 100,000 rpm ( 1666 Hz )またはそれ以上。[ 6 ] ガスタービン エンジンは毎分数万回転で回転します。JetCat模型航空機のタービンは毎分数万回転以上回転できます。 100,000 rpm ( 1700 Hz )で最も速く到達する 165 780 rpm ( 2763 Hz )。[ 7 ] フライホイールエネルギー貯蔵 システムは、 60,000rpm – 真空中で受動的に磁気浮上したフライホイールを使用して、500,000 rpm (1 kHz – 8.3 kHz)の範囲で回転します。 [ 8 ] フライホイールの材料の選択は、最も密度の高いものではなく、音速の約 7 倍の表面速度で最も安全に粉砕できるものです。 一般的な80mm 、 30CFMのコンピューターファンは、 2600 回転/分 – 12V直流電源で3000rpm ( 43Hz~ 50Hz)回転。 ミリ秒パルサー は、 50,000 rpm (833 Hz ) 。 ターボチャージャー は 1,000,000 rpm (16.6 kHz ) 、 100,000 rpm – 250,000 rpm (1 kHz~3 kHz)が 一般的です。 スーパーチャージャーは 、~の速度で回転することができます。 50,000 rpm – 100,000 rpm (833 Hz – 1666 Hz ) 分子微生物学– 分子エンジン。細菌の 鞭毛 の回転速度は測定されており、 サルモネラ菌(Salmonella typhimurium ) の場合、10,200 rpm (170 Hz) 大腸菌 の場合は16,200 rpm ( 270 Hz ) 、最大 500,000 rpm ( Vibrio alginolyticus の極性鞭毛の振動周波数は1700 Hz であり、これにより同菌は模擬自然条件下で最大 540 mm/h の速度で移動できる。[ 9 ] 核磁気共鳴法である マジックアングルスピニング では、サンプルは通常、 30万 と 6,000,000 rpm ( 5– 100 kHz )実験機器は、 12,000,000 rpm ( 200kHz ) 。仮説上の回転する塵 、ナノメートルサイズの星間塵粒子は、 3,600,000,000,000 rpm ( 60GHz )。
参考文献 ↑ ISO 80000-3:2019。 1 2 「物理的パラメータ」 . DVD テクニカル ノート . 動画専門家グループ (MPEG) . 1996-07-21. 2012-02-19 のオリジナルからアーカイブ. 2008-05-30 に取得. ↑ チチェスター、ライアン(2021年6月10日)。 「ジ・アスレチックのエノ・サリスがムース&マギーとスパイダー・タック、ゲリット・コールについて語る」 。WFAN 。 2021年 6月14日 取得 – MSN.com 経由。 ↑ "2014 season changes". Formula One. Retrieved 2014-08-18 . ↑ "Double-Density Versus High-Density Disks". Apple. Retrieved 2012-05-05 . ↑ "Slender and Elegant, It Fuels the Bomb". The Electricity Forum. Retrieved 2006-09-24 . ↑ "P60-SE Special Edition". JetCat USA. Archived from the original on 2012-04-19. Retrieved 2006-07-19 . ↑ Post, Richard F. (April 1996). "A New Look at an Old Idea: The Electromechanical Battery"(PDF) . Science & Technology Review . University of California: 12– 19. ISSN 1092-3055. Retrieved 2008-05-30 . ↑ Magariyama, Y.; Sugiyama, S.; Muramoto, K.; Maekawa, Y.; Kawagishi, I.; Imae, Y.; Kudo, S. (October 27, 1994). "Very fast flagellar rotation". Nature . 371 (6500): 752. Bibcode :1994Natur.371..752M. doi :10.1038/371752b0 . PMID 7935835.