Rychlost i zrychlení popisují pohyb, ale je mezi nimi důležitý rozdíl. Pokud studujete fyziku na střední nebo vysoké škole, je důležité porozumět rozdílům mezi nimi. Pochopení toho, co znamená rychlost, vede k pochopení toho, co znamená zrychlení, protože zatímco rychlost je rychlost změny polohy, zrychlení je rychlost změny rychlosti. Pokud cestujete konstantním tempem, máte rychlost, ale žádné zrychlení, ale pokud cestujete a vaše tempo se mění, máte rychlost a zrychlení.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Rychlost je rychlost změny polohy vzhledem k času, zatímco zrychlení je rychlost změny rychlosti. Obě jsou vektorové veličiny (a tedy také mají specifikovaný směr), ale jednotky rychlosti jsou metry za sekundu, zatímco jednotky zrychlení jsou metry za sekundu na druhou.
Co je rychlost?
Rychlost změny vaší polohy v čase určuje vaši rychlost. V běžném jazyce rychlost znamená totéž jako rychlost. Ve fyzice však existuje důležitý rozdíl mezi těmito dvěma pojmy. Rychlost je „skalární“ veličina a měří se v jednotkách vzdálenosti / času, tedy v metrech za sekundu nebo v mílích za hodinu. Rychlost je „vektorová“ veličina, takže má jak velikost (rychlost), tak i směr. Technicky řečeno, říkat, že cestujete rychlostí 5 metrů za sekundu, je rychlost a říkat, že cestujete rychlostí 5 metrů za sekundu směrem na sever, je rychlost, protože i ten druhý má směr.
Vzorec pro rychlost je:
\ text {rychlost} = \ frac {\ text {ujetá vzdálenost}} {\ text {čas}}
V jazyce kalkulu to lze přesněji definovat jako rychlost změny polohy s ohledem na čas a tak je dána derivací rovnice pro polohu vzhledem k čas.
Co je to zrychlení?
Zrychlení je rychlost změny rychlosti v čase. Stejně jako rychlost jde o vektorovou veličinu, která má směr i velikost. Zvýšení rychlosti se běžně nazývá zrychlení, zatímco snížení rychlosti se někdy nazývá zpomalení. Technicky, protože rychlost zahrnuje směr i rychlost, je změna směru při konstantní rychlosti stále považována za zrychlení. Zrychlení lze definovat jednoduše jako:
\ text {zrychlení} = \ frac {\ text {změna rychlosti}} {\ text {doba potřebná ke změně rychlosti}}
Zrychlení má jednotky vzdálenosti / času na druhou - například metry za sekundu2.
V jazyce kalkulu je to přesněji definováno jako rychlost změny rychlosti s respekt k času, takže se to zjistí odvozením výrazu pro rychlost vzhledem k čas. Alternativně jej můžete najít tak, že vezmete druhou derivaci výrazu pro pozici s ohledem na čas.
Konstantní zrychlení vs. Konstantní rychlost
Cestování konstantní rychlostí znamená, že jedete nepřetržitě stejnou rychlostí ve stejném směru. Pokud máte konstantní rychlost, znamená to, že máte nulové zrychlení. Můžete si to představit jako jízdu po rovné silnici, ale udržování rychloměru na stejné hodnotě.
Konstantní zrychlení je zcela odlišné. Pokud cestujete s konstantním zrychlením, vaše rychlost se vždy mění, ale mění se konzistentně každou sekundu. Gravitační zrychlení na Zemi má konstantní hodnotu 9,8 m / s2, takže si to dokážete představit, jako byste něco shodili z mrakodrapu. Rychlost začíná nízká, ale zvyšuje se o 9,8 m / s každou sekundu, která klesá pod gravitací.
Zrychlení a Newtonův druhý zákon
Zrychlení je spíše než rychlost klíčovou součástí druhého Newtonova zákona pohybu. Rovnice jeF = ma, kdeFznamená sílu,mje hmota aAje zrychlení. Z důvodu vazby mezi rychlostí a zrychlením můžete také napsat jakosíla = hmotnost × rychlost změny rychlosti. Zde je však klíčovou charakteristikou zrychlení, nikoli rychlost.
Rychlost a hybnost
Rovnice hybnosti používá místo zrychlení rychlost. Hybnost jep = mv, kdepje hybnost,mje hmota aprotije rychlost. Podle druhého Newtonova zákona zrychlení vynásobené hmotou dává sílu, zatímco když se rychlost vynásobí hmotností, dává to hybnost. Jejich definice jsou různé a to ukazuje, jak tyto rozdíly vedou v praxi k odlišným rovnicím.