Každý, kdo řídí auto, je obeznámen s konceptem rychlosti. Je to číslo na rychloměru, které vám řekne, jak rychle auto jede. V automobilech se rychlost měří v mílích za hodinu (mph) nebo kilometrech za hodinu (km / h), ale jednotky, které fyzici nejčastěji používají pro rychlost, jsou metry za sekundu (m / s). Přesnou definici rychlosti můžete získat pouhým prozkoumáním těchto jednotek. Jsou to jednotky ujeté vzdálenosti (d) dělené jednotkami času (t), a to je v zásadě definice rychlosti (S). V jazyce matematiky to píšete jako
S = \ frac {d} {t}
Okamžitá a průměrná rychlost
Rychloměr v autě vám řekne, jak daleko dojdete za hodinu, pokud udržujete konstantní rychlost, ale řidiči to zřídka dělají. V typické hodině jízdy se rychlost zaznamenaná rychloměrem neustále mění a skutečná vzdálenost, kterou urazíte za hodinu, je průměrem všech těchto rychlostí. Celková vzdálenost, kterou urazíte za jednotku času, například za hodinu, je vaše průměrná rychlost (Sav):
S_ {av} = \ frac {\ text {celková vzdálenost}} {\ text {celkový čas}}
Rychlost zobrazená na rychloměru je vaše okamžitá rychlost (SJá). Fyzici vyjadřují okamžitou rychlost tím, že ji definují jako změnu polohy (x) mezi dvěma časovými intervaly, t1 a t2 a nechat časový interval přiblížit se nule.
S_1 = \ frac {x_2-x_1} {t_2-t_1} = \ frac {\ Delta x} {\ Delta t}
Necháte-li approacht přiblížit se k nule, dostanete matematický výraz známý jako derivace, který se podle konvence píše dx / dt. Pro fyziky je nejpřesnější výraz pro okamžitou rychlost
S_1 = \ frac {dx} {dt}
Rychlost a rychlost
Lidé často používají slova rychlost a rychlost zaměnitelně, ale neznamenají totéž. Rychlost je vektorová veličina, což znamená, že má směrovou složku, zatímco rychlost je skalární veličina, která nebere v úvahu směr.
Chcete-li zjistit, proč je směr důležitý, zvažte časový rozdíl, který trvá jízda mezi dvěma body na rovné silnici a klikatou. Pokud je silnice rovná, můžete průměrovat všechny okamžité rychlosti zaznamenané rychloměrem a získat stejnou průměrnou rychlost jako vydělením celkové vzdálenosti celkovým časem. Pokud je silnice větrná, budou se tato dvě čísla lišit. Je to proto, že směrová složka rychlosti směrem k cíli klesá pokaždé, když se silnice otočí doleva nebo doprava.
Rychlost je někdy označována písmenem v se šipkou nad ním, což znamená, že jde o vektorovou veličinu, ale šipka není ve skutečnosti nutná. Podle definice má rychlost směrovou složku.
Rychlost otáčení
Když se objekt otáčí, rychlost otáčení je počet úplných otáček, které provede za jednotku času. Nejběžnějšími jednotkami jsou otáčky za minutu (ot / min). Body v rotujícím disku mají dopřednou rychlost, která neustále mění směr. Tangenciální rychlost je rychlost vpřed v daném okamžiku a je ovlivněna radiální vzdáleností od středu otáčení. Body dále od středu se pohybují rychleji než body blíže ke středu. Tangenciální rychlost bodu na rotujícím disku vypočítáte pomocí výrazu:
S_ {tangenciální} = \ text {rychlost otáčení} \ krát \ text {radiální vzdálenost}