Jokainen, joka ajaa autoa, tuntee nopeuden käsitteen. Nopeusmittarin numero kertoo kuinka nopeasti auto menee. Autoissa nopeus mitataan maileina tunnissa (km / h) tai kilometreinä tunnissa (km / h), mutta fyysikot käyttävät nopeutta useimmiten metreinä sekunnissa (m / s). Voit saada tarkan määrityksen nopeudesta yksinkertaisesti tutkimalla näitä yksiköitä. Ne ovat kuljetun matkan (d) yksiköitä jaettuna aikayksiköillä (t), ja se on periaatteessa nopeuden (S) määritelmä. Matematiikan kielellä kirjoitat tämän nimellä
S = \ frac {d} {t}
Välitön ja keskinopeus
Autosi nopeusmittari kertoo, kuinka pitkälle menet tunnissa, jos pidät vakionopeutta, mutta kuljettajat tekevät niin harvoin. Tyypillisessä ajotunnissa nopeusmittarin tallentama nopeus muuttuu jatkuvasti, ja todellinen matkasi tunnissa on kaikkien näiden nopeuksien keskiarvo. Kokonaismatka, jonka matkustat aikayksikössä, kuten tunnissa, on keskimääräinen nopeutesi (Sav):
S_ {av} = \ frac {\ text {kokonaismatka}} {\ text {total time}}
Nopeusmittarissa näkyvä nopeus on hetkellinen nopeutesi (S
Minä). Fyysikot ilmaisevat hetkellisen nopeuden määrittelemällä sen sijainnin (x) muutokseksi kahden aikavälin, t välillä1 ja T2 ja annetaan aikavälin lähestyä nollaa.S_1 = \ frac {x_2-x_1} {t_2-t_1} = \ frac {\ Delta x} {\ Delta t}
Jos annat approacht lähestyä nollaa, saat matemaattisen lausekkeen, joka tunnetaan johdannaisena, joka sopimuksen mukaan kirjoitetaan dx / dt. Fyysikoille tarkin hetkellisen nopeuden ilmaisu on
S_1 = \ frac {dx} {dt}
Nopeus ja nopeus
Ihmiset käyttävät usein sanoja nopeus ja nopeus keskenään, mutta ne eivät tarkoita samaa. Nopeus on vektorimäärä, mikä tarkoittaa, että sillä on suuntakomponentti, kun taas nopeus on skalaarinen määrä, joka ei ota suuntaa huomioon.
Ota selvää, miksi suunta on tärkeä, ottamalla huomioon aikaero, joka kuluu kulkemaan suoralla tiellä sijaitsevan kahden ja mutkaisen pisteen välillä. Jos tie on suora, voit keskittää kaikki nopeusmittarin tallentamat hetkelliset nopeudet ja saada saman keskimääräisen nopeuden kuin tekisit jakamalla kokonaismatkan kokonaisajalla. Jos tie on tuulinen, nämä kaksi numeroa ovat kuitenkin erilaiset. Tämä johtuu siitä, että määränpään suuntainen nopeuden suuntaosa pienenee aina, kun tie kääntyy vasemmalle tai oikealle.
Nopeutta kutsutaan joskus kirjaimella v, jonka päällä oleva nuoli osoittaa, että se on vektorimäärä, mutta nuoli ei todellakaan ole välttämätön. Määritelmän mukaan nopeudella on suuntakomponentti.
Pyörimisnopeus
Kun esine pyörii, pyörimisnopeus on niiden täydellisten kierrosten lukumäärä, jotka se tekee aikayksikössä. Yleisimmät yksiköt ovat kierrosta minuutissa (rpm). Pyörivän levyn pisteiden eteenpäin suuntautuva nopeus muuttuu jatkuvasti. Tangentiaalinen nopeus on eteenpäin suuntautuva nopeus kulloinkin, ja siihen vaikuttaa radiaalinen etäisyys pyörimiskeskipisteestä. Pisteet kauempana keskustasta liikkuvat nopeammin kuin pisteet lähemmäs keskustaa. Lasket pyörivällä levyllä olevan pisteen tangentiaalinopeuden lausekkeella:
S_ {tangentiaalinen} = \ teksti {pyörimisnopeus} \ kertaa \ teksti {säteen etäisyys}