Geschwindigkeit ist die Änderung der Position (x) oder des Abstands im Laufe der Zeit. Wenn Sie die Positionsänderung und die für die Fahrt benötigte Zeit kennen, können Sie die Geschwindigkeit bestimmen. Ebenso können Sie, wenn Sie zwei dieser Variablen haben, immer nach der dritten auflösen.
Die Beziehung zwischen diesen drei Variablen ist wie folgt:
V = \dfrac{\bigtriangleup x}{t}
Geschwindigkeit ermitteln
Ein Auto fährt in 1,5 Stunden von Baltimore nach Washington, D.C.. Wenn Sie wissen, dass es zwischen den beiden Städten 60 Meilen sind, wie hoch war die durchschnittliche Geschwindigkeit des Autos während der Fahrt? Da es sich um eine Fahrt in eine Richtung handelt, entspricht die Positionsänderung der Entfernung. Da Sie Zeit und Entfernung kennen, können Sie nach Geschwindigkeit auflösen durch Einsetzen der Distanzformel in der Physik:
V = \dfrac{\bigtriangleup x}{t}
V = \dfrac{38}{1,5} = 25,3
Sie wissen also, dass Ihre Antwort 25.3 ist, aber dies ist nicht ganz vollständig: 25.3 Was? Einheiten sind genauso wichtig wie die numerische Antwort, wenn es um physikalische Probleme geht. Verlieren Sie also nicht den Überblick, was Sie zum Messen von Entfernung und Zeit verwenden. Da Sie die Entfernung in Meilen und die Zeit in Stunden messen, lautet Ihre endgültige Antwort Meilen geteilt durch Stunden oder Meilen pro Stunde.
Versuchen Sie es mit einem anderen Beispiel:
Ein Radfahrer absolviert ein 550-Meter-Rennen in 1,5 Stunden. Wie groß ist die Geschwindigkeit des Fahrrads in Metern pro Sekunde? Da Sie hier die Geschwindigkeit in Metern pro Sekunde bestimmen müssen, konvertieren Sie zuerst die Zeit in Sekunden:
(1,5 Stunden) (60 Minuten) (60 Sekunden) = 5.400 Sekunden
Setzen Sie dann Ihre bekannten Variablen in die Geschwindigkeitsformel ein:
V = \dfrac{\bigtriangleup x}{t}
V = \dfrac{550}{5400} = 0,1m/s
Distanzformel in Physik
Wenn Sie wissen, wie schnell und wie lange etwas gereist ist, können Sie nach der zurückgelegten Strecke auflösen. Du musst nur neu anordnen die obige Geschwindigkeitsformel, um die Distanzformel in der Physik zu erhalten:
{\bigtriangleup x} =(Geschwindigkeit)(Zeit)
Ein Flugzeug fliegt auf dem Weg von Atlanta nach San Diego 150 Meilen pro Stunde. Wie weit ist das Flugzeug in 3,5 Stunden geflogen?
Da das Flugzeug in einer geraden Richtung (in Richtung San Diego) zu fliegen scheint, können Sie davon ausgehen, dass die Positionsänderung der Entfernung entspricht. Setze deine bekannten Variablen in die Distanzformel ein:
{\bigtriangleup x} =(150mph)(3,5h) = 525 Meilen
Tipps
Achten Sie bei der Verwendung der Distanzformel in der Physik auf die Einheiten. Wenn Sie eine Geschwindigkeit von Meilen pro Stunde verwenden und nach Entfernung auflösen, stellen Sie sicher, dass Ihre Zeit auch in Stunden angegeben ist.
Auflösen nach Zeit
Wenn Sie nach Zeit auflösen müssen, ordnen Sie die Formel einfach noch einmal neu an:
Zeit = \dfrac{\bigtriangleup x}{Geschwindigkeit}
Sagen wir, eine Schildkröte krabbelt mit 5 km/h. Wie lange wird die Schildkröte brauchen, um ein 5-Meilen-Rennen zu beenden?
Zeit = \dfrac{5}{3} = 1,67 h
Geschwindigkeit versus Geschwindigkeit
Die Leute neigen dazu, "Geschwindigkeit" für "Geschwindigkeit" zu verwenden und umgekehrt, aber sie sind etwas anders Konzepte. Geschwindigkeit berücksichtigt nicht die Richtung, Geschwindigkeit hingegen schon. Wenn Sie sich die Formel ansehen, ist die Geschwindigkeit die Positionsänderung über die Zeit, während die Geschwindigkeit die Entfernung über die Zeit ist. Schauen wir uns zur Veranschaulichung ein Beispiel an:
Angenommen, Sie fahren 20 Meilen von Ihrem Haus zu Ihrem College-Campus und fahren dann zurück. Sie haben eine Stunde Hin- und Rückfahrt gedauert. Wie hoch ist Ihre Durchschnittsgeschwindigkeit?
Sie kennen Ihre Gesamtstrecke und die benötigte Zeit, also setzen Sie die Formel für die Geschwindigkeit ein:
Geschwindigkeit= \dfrac{Entfernung}{Zeit}
Geschwindigkeit= \dfrac{40}{1} = 40mph
Wie hoch ist nun Ihre durchschnittliche Geschwindigkeit? Denken Sie daran, dass Sie die Positionsänderung oder Verschiebung verwenden, um die Geschwindigkeit zu bestimmen, da die Richtung wichtig ist:
Geschwindigkeit= \dfrac{\bigtriangleup distance}{time}
Da Sie an Ihrem Ausgangspunkt enden, beträgt Ihre Positions- oder Entfernungsänderung tatsächlich 0, was bedeutet, dass Ihre Geschwindigkeit ebenfalls 0 ist. Die Geschwindigkeit ist nur dann gleich der Formel für die Geschwindigkeit, wenn Sie geradeaus fahren.