Sekä nopeus että kiihtyvyys kuvaavat liikettä, mutta näiden kahden välillä on tärkeä ero. Jos opiskelet fysiikkaa lukiossa tai korkeakoulussa, niiden välisten erojen ymmärtäminen on välttämätöntä. Nopeuden merkityksen ymmärtäminen johtaa ymmärtämiseen, mitä kiihtyvyys tarkoittaa, koska vaikka nopeus on sijainnin muutosnopeus, kiihtyvyys on nopeuden muutosnopeus. Jos matkustat tasaisella vauhdilla, sinulla on nopeus, mutta ei kiihtyvyyttä, mutta jos matkustat ja vauhti muuttuu, sinulla on nopeus ja kiihtyvyys.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Nopeus on sijainnin muutosnopeus ajan suhteen, kun taas kiihtyvyys on nopeuden muutosnopeus. Molemmat ovat vektorimääriä (ja siten myös tietyn suunnan), mutta nopeusyksiköt ovat metriä sekunnissa, kun taas kiihtyvyysyksiköt ovat metriä sekunnissa neliönä.
Mikä on nopeus?
Sijaintisi muutosnopeus ajan mukaan määrittää nopeutesi. Nopeus tarkoittaa jokapäiväisessä kielessä samaa kuin nopeus. Fysiikassa on kuitenkin tärkeä ero näiden kahden termin välillä. Nopeus on "skalaarinen" määrä, ja se mitataan etäisyys / aika-yksikköinä, siis metreinä sekunnissa tai mailia tunnissa. Nopeus on "vektori" -määrä, joten sillä on sekä suuruus (nopeus) että suunta. Teknisesti sanomalla, että matkustat nopeudella 5 metriä sekunnissa, on nopeus ja sanomalla, että matkustat nopeudella 5 metriä sekunnissa kohti pohjoista, koska nopeus on myös jälkimmäisellä.
Nopeuden kaava on:
\ text {velocity} = \ frac {\ text {kuljettu matka}} {\ text {käytetty aika}}
Laskukielellä se voidaan määritellä tarkemmin sijainnin muutosnopeudeksi ajan suhteen ja niin saadaan johdannaisella yhtälölle sijainnin suhteen aika.
Mikä on kiihtyvyys?
Kiihtyvyys on nopeuden muutosnopeus ajan myötä. Kuten nopeus, tämä on vektorimäärä, jolla on sekä suunta että suuruus. Nopeuden kasvua kutsutaan yleisesti kiihtyvyydeksi, kun taas nopeuden laskua kutsutaan joskus hidastukseksi. Teknisesti, koska nopeuteen sisältyy sekä suunta että nopeus, suunnanmuutosta vakionopeudella pidetään edelleen kiihtyvyytenä. Kiihtyvyys voidaan määritellä yksinkertaisesti seuraavasti:
\ text {acceleration} = \ frac {\ text {nopeuden muutos}} {\ text {nopeuden muutokseen tarvittava aika}}
Kiihtyvyydellä on etäisyyden / ajan neliöt - esimerkiksi metriä sekunnissa2.
Laskukielellä tämä määritellään tarkemmin nopeuden muutosnopeudella ajan suhteen, joten se löydetään ottamalla nopeuden ilmaisun johdannainen suhteessa aika. Vaihtoehtoisesti voit löytää sen ottamalla toisen johdannaisen lausekkeesta sijaintiin suhteessa aikaan.
Jatkuva kiihtyvyys vs. Jatkuva nopeus
Vakionopeudella matkustaminen tarkoittaa, että aiot jatkuvasti samalla nopeudella samaan suuntaan. Jos nopeus on vakio, kiihtyvyys on nolla. Voit kuvitella tämän ajavan suoraan tietä pitämällä nopeusmittarin samalla arvolla.
Jatkuva kiihtyvyys on aivan erilainen. Jos matkustat tasaisella kiihtyvyydellä, nopeutesi muuttuu aina, mutta se muuttuu tasaisesti sekunnissa. Maapallon painovoimasta johtuvalla kiihtyvyydellä on vakioarvo 9,8 m / s2, joten voit kuvitella tämän pudottavan jotain pilvenpiirtäjältä. Nopeus alkaa matalasta, mutta kasvaa 9,8 m / s jokaista sekuntia kohti, kun se putoaa painovoiman alle.
Kiihtyvyys ja Newtonin toinen laki
Kiihtyvyys pikemminkin kuin nopeus on keskeinen osa Newtonin toista liikelakia. Yhtälö onF = ma, missäFtarkoittaa voimaa,mon massa jaaon kiihtyvyys. Nopeuden ja kiihtyvyyden välisen yhteyden takia voit kirjoittaa tämän myös nimellävoima = massa × nopeuden muutosnopeus. Kiihtyvyys on kuitenkin tässä tärkein ominaisuus, ei nopeus.
Nopeus ja vauhti
Momentin yhtälössä käytetään nopeutta kiihtyvyyden sijaan. Vauhti ons = mv, missäson vauhtia,mon massa javon nopeus. Newtonin toisessa laissa kiihtyvyys kerrottuna massalla antaa voimaa, kun taas nopeus kerrottuna massalla tämä antaa vauhdin. Niiden määritelmät ovat erilaisia, ja tämä osoittaa, kuinka nämä erot johtavat erillisiin yhtälöihin käytännössä.