【決定版】角速度と角運動量の違いを徹底解説！中学生にも分かる図解つき

---

角速度と角運動量の違いをざっくり把握する

回る運動を理解するうえで基本になるのが 角速度 と 角運動量 の違いです。角速度は「物体がどれくらいの速さで回っているか」を示す量で、単位は rad/s（ラジアン毎秒）です。角度を時間で割ることで求められ、方向は回転軸に沿ったベクトルとして表現されます。ひとつの棒が円を描いて回るとき、棒の端が1秒間に回る角度の分だけ速さが変わります。ここで大切なのは、角速度は“回転の速さ”を示すだけで、物体の質量や形状には関係しないという点です。たとえばスケート選手が腕を広げたり内側に縮めたりして回転数を変えるとき、角速度が変化する理由を考えると理解が深まります。

回転の向きや方向の変化にも注意が必要です。角速度の向きは右ねじの法則に従い、回転の方向に対応するベクトルになります。したがって、同じ回転でも軸の向きが違えば角速度のベクトルは違う方向を指します。

角速度とは

角速度とは「物体がどれくらい速く回っているか」を表す物理量です。スカラーではなくベクトル量として扱われ、回転軸の向きがそのまま方向になります。実際の計算では ω = Δθ/Δt の形で求められ、角度の変化を時間で割るだけのシンプルな式です。日常の例でいえば、地球の自転を考えるとひと目でイメージしやすいです。地球の速さは私たちが感じる回転の速さには直結しませんが、角速度という指標を作ることで、地球が1日にどのくらいの角度だけ回っているのかを定量的に捉えることができます。

この量は、回転の“速さ”そのものを指すので、質量分布は含みません。

角運動量とは

一方で 角運動量 は「回転している物体が持つ総体的な運動の量」を意味します。基本式は L = I ω で表され、I は慣性モーメント、ω は角速度です。慣性モーメントは物体の形状と質量分布の影響を受け、質量が近くに集まっていれば小さく、遠くに広がっていれば大きくなります。したがって同じ角速度でも、形状が違えば角運動量は変わります。角運動量は閉じた系では保存される性質を持ち、力が働くときはトルクを介して変化します。日常の例では、ハンドルを回す自転車のホイール、フィギュアスケートの回転、スポーツ用のディスクなど、回転体の挙動を説明するのに欠かせない概念です。

角運動量は速さを表すだけでなく“どれだけの回転の勢いがあるか”をも示します。

違いが生まれる理由と使い分け

角速度と角運動量は表すものが異なるため、使い分けが大切です。角速度は「回転の速さ」を示す純粋な速度の指標で、単位は rad/s です。対して 角運動量 は「回転の量と質量分布を含む総量」で、式は L = I ω です。実際の物理問題を解くときには、回転の速さだけでなく“どれだけの勢い”があるかを考える場面が多くあります。例として、腕を広げて回る人と腕を内側に寄せて回る人を比べると、角速度は前者のほうが大きくなることが多いですが、慣性モーメントが大きいと角運動量の総量は意外にも大きくなることもあります。これらの関係を押さえると、回転の力学をより正しく読み解くことができます。

なお、角速度は方向を持つベクトル量であり、角運動量は力学的保存則と深く結びつきます。力の方向と強さが変われば、角運動量はどう変化するのかを追うのに役立ちます。

実用例と計算のポイント

ここでは、基本的な計算の考え方を整理します。まず、角速度は回転の速さの指標として単純な関係式 ω = Δθ/Δt で求められます。角度の変化を時間で割るだけなので、回転がどれだけ速く行われているかを直感的に把握できます。

次に 角運動量 は L = I ω の式で表され、慣性モーメント I は物体の形状・質量分布に依存します。I = ∑ m_i r_i^2 のように、質量がどの位置にあるかをすべて足し合わせると求まります。実際の物体は複雑でも、回転軸を中心とする対称性などを使って I を算出します。

これを使って、回転体の挙動を予測する練習をしましょう。外力がかからない限り角運動量は保存されますが、力がかかればトルクが働き、L は変化します。こうした基本の考え方を押さえると、物理の問題が一気に解きやすくなります。

<table><th>項目角速度角運動量定義回転の速さを示す量回転の総量を示す量（慣性モーメント含む）式ωL = I ω単位rad/skg·m^2/stable>

ピックアップ解説

ねえ、角速度と角運動量の話を友だちと雑談していて、こんがらかった点を深掘りしてみたんだ。角速度は回転の速さを測る“速さの量”で、軸の向きを含むベクトル量。いっぽう角運動量は回転している物体が持つ“勢い”の総量で、質量分布が影響する。実際にコマを回すと、同じ速さでもコマが長い距離に重心があるほど回すのは難しくなるのはこの違いのおかげ。私たちが普段見ているスポーツの旋回や船の回転の話にも応用できそう。だから角速度だけではなく、角運動量の変化にも目を向けると、物理の説明がぐっとリアルになるんだ。

---