Ποια είναι η ταχύτητα στη Φυσική;

Η ταχύτητα ορίζεται ως a διάνυσμα μέτρηση της ταχύτητας και της κατεύθυνσης της κίνησης. Με απλά λόγια, η ταχύτητα είναι η ταχύτητα με την οποία κινείται κάτι προς μία κατεύθυνση. Η ταχύτητα ενός αυτοκινήτου που μετακινείται βόρεια σε έναν σημαντικό αυτοκινητόδρομο και η ταχύτητα που ένας ρουκέτης που εκτοξεύεται στο διάστημα μπορεί να μετρηθεί και με ταχύτητα.

Όπως ίσως έχετε υποθέσει, το μέγεθος της κλίμακας (απόλυτης τιμής) του διανύσματος ταχύτητας είναι το Ταχύτητα της κίνησης. Σε λογισμός όροι, η ταχύτητα είναι το πρώτο παράγωγο της θέσης σε σχέση με το χρόνο. Μπορείτε να υπολογίσετε την ταχύτητα χρησιμοποιώντας έναν απλό τύπο που περιλαμβάνει το ρυθμό, την απόσταση και το χρόνο.

Ο πιο συνηθισμένος τρόπος υπολογισμού του σταθερή ταχύτητα ενός αντικειμένου που κινείται σε ευθεία γραμμή είναι με αυτόν τον τύπο:

r = ρε / t

• r είναι η ταχύτητα ή η ταχύτητα (μερικές φορές σημειώνεται ως v για ταχύτητα)
• ρε είναι η απόσταση που κινείται
• t είναι ο χρόνος που χρειάζεται για να ολοκληρωθεί η κίνηση

Οι μονάδες SI (διεθνείς) ταχύτητας είναι m / s (μέτρα ανά δευτερόλεπτο), αλλά η ταχύτητα μπορεί επίσης να εκφράζεται σε οποιεσδήποτε μονάδες απόστασης ανά ώρα. Άλλες μονάδες περιλαμβάνουν τα μίλια ανά ώρα (mph), τα χιλιόμετρα την ώρα (km / h) και τα χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο (km / s).

Ταχύτητα, ταχύτητα και επιτάχυνση όλα συνδέονται μεταξύ τους, αν και αντιπροσωπεύουν διαφορετικές μετρήσεις. Προσέξτε να μην συγχέετε αυτές τις τιμές μεταξύ τους.

• Ταχύτητα, σύμφωνα με τον τεχνικό ορισμό του, είναι μια κλιμακωτή ποσότητα που δείχνει το ρυθμό της απόστασης κίνησης ανά χρόνο. Οι μονάδες του έχουν μήκος και χρόνο. Με άλλο τρόπο, η ταχύτητα είναι ένα μέτρο απόστασης που διανύθηκε για ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα. Η ταχύτητα συχνά περιγράφεται απλώς ως η διανυόμενη απόσταση ανά μονάδα χρόνου. Είναι πόσο γρήγορα κινείται ένα αντικείμενο.
• Ταχύτητα είναι μια διανυσματική ποσότητα που δείχνει τη μετατόπιση, το χρόνο και την κατεύθυνση. Σε αντίθεση με την ταχύτητα, τα μέτρα ταχύτητας μετατόπιση, μια διανυσματική ποσότητα που υποδεικνύει τη διαφορά μεταξύ των τελικών και αρχικών θέσεων του αντικειμένου. Η ταχύτητα μετρά την απόσταση, μια βαθμωτή ποσότητα που μετρά το συνολικό μήκος της διαδρομής ενός αντικειμένου.
• Επιτάχυνση ορίζεται ως μια διανυσματική ποσότητα που δείχνει το ρυθμό μεταβολής της ταχύτητας. Έχει διαστάσεις μήκους και χρόνου με την πάροδο του χρόνου. Η επιτάχυνση αναφέρεται συχνά ως "επιτάχυνση", αλλά μετρά πραγματικά τις αλλαγές στην ταχύτητα. Η επιτάχυνση μπορεί να αντιμετωπιστεί καθημερινά σε ένα όχημα. Πατάτε στο γκάζι και το αυτοκίνητο επιταχύνεται, αυξάνοντας την ταχύτητά του.

Η ταχύτητα μετράει την κίνηση ξεκινώντας από ένα σημείο και κατευθύνοντας προς άλλη θέση. Οι πρακτικές εφαρμογές της ταχύτητας είναι ατελείωτες, αλλά ένας από τους πιο συνηθισμένους λόγους μέτρησης της ταχύτητας είναι να καθορίσετε πόσο γρήγορα εσείς (ή οτιδήποτε σε κίνηση) θα φτάσετε σε έναν προορισμό από μια δεδομένη τοποθεσία.

Η ταχύτητα καθιστά δυνατή τη δημιουργία χρονοδιαγραμμάτων για ταξίδια, ένα κοινό πρόβλημα φυσικής που αποδίδεται στους μαθητές. Για παράδειγμα, εάν μια αμαξοστοιχία εγκαταλείψει το σταθμό Penn στη Νέα Υόρκη στις 2 μ.μ. και γνωρίζετε την ταχύτητα με την οποία το τρένο κινείται προς βορρά, μπορείτε να προβλέψετε πότε θα φτάσει στο Νότιο σταθμό στη Βοστώνη.

Για να κατανοήσετε την ταχύτητα, ρίξτε μια ματιά σε ένα δείγμα πρόβλημα: ένας φοιτητής φυσικής πέφτει ένα αυγό από ένα εξαιρετικά ψηλό κτίριο. Ποια είναι η ταχύτητα του αυγού μετά από 2,60 δευτερόλεπτα;

Το δυσκολότερο μέρος για την επίλυση της ταχύτητας σε ένα φυσικό πρόβλημα όπως αυτό είναι η επιλογή της σωστής εξίσωσης και η σύνδεση των σωστών μεταβλητών. Σε αυτή την περίπτωση, θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν δύο εξισώσεις για την επίλυση του προβλήματος: το ένα για να βρει το ύψος του κτιρίου ή την απόσταση που το αυγό ταξιδεύει και το άλλο για να βρει την τελική ταχύτητα.

Ξεκινήστε με την ακόλουθη εξίσωση για την απόσταση για να μάθετε πόσο ψηλό ήταν το κτίριο:

d = v_Εγώ* t + 0,5 * a * t²

που ρε είναι η απόσταση, v_Εγώ είναι η αρχική ταχύτητα, t είναι ώρα, και ένα είναι η επιτάχυνση (που αντιπροσωπεύει τη βαρύτητα, στην περίπτωση αυτή, στα -9,8 m / s / s). Συνδέστε τις μεταβλητές σας και λαμβάνετε:

d = (0 m / s) * (2.60 s) + 0.5 * (- 9.8 m / s²) (2.60 s)²
d = -33,1 m (το αρνητικό σήμα υποδεικνύει την κατεύθυνση προς τα κάτω)

Στη συνέχεια, μπορείτε να συνδέσετε αυτήν την τιμή απόστασης για να λύσετε την ταχύτητα χρησιμοποιώντας την τελική εξίσωση ταχύτητας:

v_φά = v_Εγώ + α * t

που v_φάείναι η τελική ταχύτητα, v_Εγώ είναι η αρχική ταχύτητα, ένα είναι η επιτάχυνση, και t είναι ώρα. Πρέπει να επιλύσετε την τελική ταχύτητα, επειδή το αντικείμενο επιταχύνθηκε στο δρόμο προς τα κάτω. Δεδομένου ότι το αυγό πέφτει και δεν ρίχτηκε, η αρχική ταχύτητα ήταν 0 (m / s).

v_φά = 0 + (-9,8 m / s²) (2.60 s)
v_φά = -25,5 m / s

Έτσι, η ταχύτητα του αυγού μετά από 2,60 δευτερόλεπτα είναι -25,5 μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Η ταχύτητα αναφέρεται συνήθως ως απόλυτη τιμή (μόνο θετική), αλλά να θυμάστε ότι είναι μια ποσότητα φορέα και έχει κατεύθυνση καθώς και μέγεθος. Συνήθως, η κίνηση προς τα πάνω υποδεικνύεται με ένα θετικό σημάδι και προς τα κάτω με αρνητικό, απλά προσέξτε την επιτάχυνση του αντικειμένου (αρνητική = επιβράδυνση και θετική = επιτάχυνση).