Всеки, който кара кола, е запознат с понятието скорост. Цифрата на скоростомера ви показва колко бързо се движи колата. В автомобилите скоростта се измерва в мили в час (mph) или километри в час (km / h), но единиците, които физиците най-често използват за скорост, са метри в секунда (m / s). Можете да получите точна дефиниция на скоростта, просто като разгледате тези единици. Те са мерни единици за изминато разстояние (d), разделени на единици за време (t) и това е основно определението за скорост (S). На езика на математиката пишете това като
S = \ frac {d} {t}
Моментална и средна скорост
Скоростомерът в колата ви казва докъде стигате за един час, ако поддържате постоянна скорост, но шофьорите рядко го правят. При типичен час на шофиране скоростта, записана от скоростомера, се променя непрекъснато, а действителното разстояние, което изминавате за един час, е средно за всички тези скорости. Общото разстояние, което изминавате за единица време, например час, е средната ви скорост (Sср):
S_ {av} = \ frac {\ text {общо разстояние}} {\ text {общо време}}
Скоростта, показана на скоростомера, е вашата моментна скорост (SАз). Физиците изразяват моментната скорост, като я определят като промяна в положението (x) между два интервала от време, t1 и т2 и оставяне на времевия интервал да се приближи до нула.
S_1 = \ frac {x_2-x_1} {t_2-t_1} = \ frac {\ Delta x} {\ Delta t}
Ако оставите ∆t да не се приближава до нула, получавате математически израз, известен като производна, който по правило се записва dx / dt. За физиците най-точният израз за моментната скорост е
S_1 = \ frac {dx} {dt}
Скорост и скорост
Хората често използват думите скорост и скорост взаимозаменяемо, но те не означават едно и също нещо. Скоростта е векторна величина, което означава, че има насочена компонента, докато скоростта е скаларна величина, която не взема предвид посоката.
За да разберете защо посоката е важна, помислете за разликата във времето, необходимо за шофиране между две точки по прав път и една криволичеща. Ако пътят е прав, можете да осредните всички моментни скорости, записани от скоростомера, и да получите същата средна скорост, както бихте, като разделите общото разстояние на общото време. Ако пътят е ветровит обаче, тези две числа ще бъдат различни. Това е така, защото насочният компонент на скоростта към вашата дестинация намалява всеки път, когато пътят се отклони наляво или надясно.
Скоростта понякога се обозначава с буквата v със стрелка над нея, за да означава, че е векторна величина, но стрелката всъщност не е необходима. По дефиниция скоростта има насочена компонента.
Скорост на въртене
Когато даден обект се върти, скоростта на въртене е броят на пълните обороти, които той прави за единица време. Най-често срещаните единици са оборотите в минута (rpm). Точките в въртящия се диск имат скорост напред, която постоянно променя посоката си. Тангенциалната скорост е скоростта напред във всеки един момент и тя се влияе от радиалното разстояние от центъра на въртене. Точки по-далеч от центъра се движат по-бързо от точките по-близо до центъра. Изчислявате тангенциалната скорост на точка на въртящ се диск, като използвате израза:
S_ {тангенциално} = \ текст {скорост на въртене} \ пъти \ текст {радиално разстояние}