Czym jest prędkość w fizyce?

Pojęcie jest związane z odległością, szybkością i czasem

Mina De La O/Getty Images

Prędkość jest zdefiniowana jako wektor pomiar szybkości i kierunku ruchu. Mówiąc prościej, prędkość to prędkość, z jaką coś porusza się w jednym kierunku. Prędkość samochodu poruszającego się na północ po głównej autostradzie i prędkość rakiety wystrzeliwanej w kosmos można zmierzyć za pomocą prędkości.

Jak można się domyślić, skalarna (wartość bezwzględna) wielkość wektora prędkości to prędkość ruchu. W rachunek różniczkowy terminów, prędkość jest pierwszą pochodną pozycji względem czasu. Możesz obliczyć prędkość, używając prostego wzoru, który zawiera prędkość, odległość i czas.

Formuła prędkości

Najpopularniejszy sposób obliczania stała prędkość obiektu poruszającego się w linii prostej ma następujący wzór:

r = d / t

• r to tempo lub prędkość (czasami oznaczane jako w dla prędkości)
• d czy odległość została przeniesiona?
• t to czas potrzebny na ukończenie ruchu

Jednostki prędkości

Jednostki SI (międzynarodowe) dla prędkości to m/s (metry na sekundę), ale prędkość może być również wyrażona w dowolnych jednostkach odległości na czas. Inne jednostki to mile na godzinę (mph), kilometry na godzinę (kph) i kilometry na sekundę (km/s).

Prędkość, prędkość i przyspieszenie

Prędkość, prędkość i przyśpieszenie wszystkie są ze sobą powiązane, chociaż reprezentują różne pomiary. Uważaj, aby nie pomylić tych wartości ze sobą.

Prędkość, zgodnie z jego definicją techniczną, jest wielkością skalarną, która wskazuje prędkość ruchu na odległość w czasie. Jego jednostkami są długość i czas. Innymi słowy, prędkość jest miarą odległości przebytej w określonym czasie. Szybkość jest często opisywana po prostu jako odległość przebyta w jednostce czasu. To jak szybko porusza się obiekt.Prędkośćto wielkość wektora wskazująca przemieszczenie, czas i kierunek. W przeciwieństwie do prędkości, pomiary prędkości przemieszczenie, wielkość wektora wskazująca różnicę między końcową i początkową pozycją obiektu. Prędkość mierzy odległość, wielkość skalarną, która mierzy całkowitą długość ścieżki obiektu.Przyśpieszeniejest definiowana jako wielkość wektorowa, która wskazuje szybkość zmian prędkości. Ma wymiary długości i czasu w czasie. Przyspieszenie jest często określane jako „przyspieszanie”, ale tak naprawdę mierzy zmiany prędkości. Przyspieszenie można odczuwać w pojeździe każdego dnia. Wciskasz pedał gazu, a samochód przyspiesza, zwiększając swoją prędkość.

Dlaczego prędkość ma znaczenie

Prędkość mierzy ruch rozpoczynający się w jednym miejscu i zmierzający w inne miejsce. Praktyczne zastosowania prędkości są nieograniczone, ale jednym z najczęstszych powodów mierzenia prędkości jest określenie, jak szybko (lub cokolwiek w ruchu) dotrzesz do celu z określonej lokalizacji.

Velocity umożliwia tworzenie rozkładów jazdy podróży, powszechnego zadania z fizyki przypisywanego studentom. Na przykład, jeśli pociąg odjeżdża ze stacji Penn w Nowym Jorku o godzinie 14.00. a znasz prędkość, z jaką pociąg porusza się na północ, możesz przewidzieć, kiedy dotrze do South Station w Bostonie.

Przykładowy problem z prędkością

Aby zrozumieć prędkość, spójrz na przykładowy problem: student fizyki upuszcza jajko z niezwykle wysokiego budynku. Jaka jest prędkość jajka po 2,60 sekundy?

Najtrudniejszą częścią rozwiązywania problemów fizycznych takich jak prędkość jest wybranie właściwego równania i wprowadzenie właściwych zmiennych. W tym przypadku do rozwiązania problemu należy zastosować dwa równania: jedno, aby znaleźć wysokość budynku lub odległość, jaką pokonuje jajko, a drugie, aby znaleźć prędkość końcową.

Zacznij od następującego równania na odległość, aby dowiedzieć się, jak wysoki był budynek:

d = v_I*t + 0,5*a*t^dwa

gdzie d jest odległość, w_I to prędkość początkowa, t to czas i a to przyspieszenie (które reprezentuje grawitację, w tym przypadku -9,8 m/s/s). Podłącz swoje zmienne, a otrzymasz:

d = (0 m/s)*(2,60 s) + 0,5*(-9,8 m/s^dwa)(2,60 s)^dwa
d = -33,1 m (znak ujemny wskazuje kierunek w dół)

Następnie możesz wstawić tę wartość odległości, aby obliczyć prędkość za pomocą równania prędkości końcowej:

w_f= v_i+ a*t

gdzie w_f to prędkość końcowa, w_i to prędkość początkowa, a jest przyspieszenie i t jest czas. Musisz obliczyć prędkość końcową, ponieważ obiekt przyspieszył w drodze w dół. Ponieważ jajo zostało upuszczone, a nie wyrzucone, prędkość początkowa wynosiła 0 (m/s).

w_f= 0 + (-9,8 m/s^dwa)(2,60 s)
w_f= -25,5 m/s

Tak więc prędkość jaja po 2,60 sekundy wynosi -25,5 metra na sekundę. Prędkość jest zwykle podawana jako wartość bezwzględna (tylko dodatnia), ale pamiętaj, że jest to wielkość wektorowa i ma zarówno kierunek, jak i wielkość. Zwykle ruch w górę jest oznaczony znakiem dodatnim, a w dół znakiem ujemnym, wystarczy zwrócić uwagę na przyspieszenie obiektu (ujemne = zwalnianie i dodatnie = przyspieszanie).