Angular Velocity
1. نبدأ ببيان المشكلة: لدينا مركبات السرعة لمائع حيث $u_r=0$ و $u_\theta=\frac{k}{r}$، ونريد حساب السرعة الزاوية.
2. السرعة الزاوية في الإحداثيات القطبية تُعطى بالعلاقة:
$$\vec{\omega} = \nabla \times \vec{u}$$
حيث $\vec{u} = u_r \hat{e}_r + u_\theta \hat{e}_\theta$.
3. في الإحداثيات القطبية ثنائية الأبعاد، مكون السرعة الزاوية العمودية على المستوى هو:
$$\omega_z = \frac{1}{r} \frac{\partial}{\partial r} (r u_\theta) - \frac{1}{r} \frac{\partial u_r}{\partial \theta}$$
4. نعوض القيم المعطاة:
- $u_r = 0$، إذن $\frac{\partial u_r}{\partial \theta} = 0$
- $u_\theta = \frac{k}{r}$، إذن
$$r u_\theta = r \times \frac{k}{r} = k$$
وبالتالي:
$$\frac{\partial}{\partial r} (r u_\theta) = \frac{\partial}{\partial r} (k) = 0$$
5. إذن:
$$\omega_z = \frac{1}{r} \times 0 - \frac{1}{r} \times 0 = 0$$
6. النتيجة: السرعة الزاوية تساوي صفر.
الاختيار الصحيح هو (a) 0.