Svatko tko vozi automobil upoznat je s pojmom brzine. Broj na brzinomjeru vam govori koliko brzo automobil vozi. U automobilima se brzina mjeri u miljama na sat (mph) ili kilometrima na sat (km / h), ali jedinice koje fizičari najčešće koriste za brzinu su metri u sekundi (m / s). Točnom definicijom brzine možete dobiti jednostavnim ispitivanjem ovih jedinica. To su jedinice prijeđene udaljenosti (d) podijeljene s jedinicama vremena (t), a to je u osnovi definicija brzine (S). Na jeziku matematike ovo zapisujete kao
S = \ frac {d} {t}
Trenutna i prosječna brzina
Brzinomjer u vašem automobilu govori vam koliko daleko idete u sat vremena ako održavate konstantnu brzinu, ali vozači to rijetko čine. U tipičnom satu vožnje brzina koju bilježi brzinomjer neprestano se mijenja, a stvarna udaljenost koju prijeđete u satu prosjek je svih ovih brzina. Ukupna udaljenost koju prijeđete u jedinici vremena, poput sata, prosječna je brzina (Sprosj):
S_ {av} = \ frac {\ text {ukupna udaljenost}} {\ text {ukupno vrijeme}}
Brzina prikazana na brzinomjeru je trenutna brzina (SJa). Fizičari izražavaju trenutnu brzinu definirajući je kao promjenu položaja (x) između dva vremenska intervala, t1 i T2 i dopuštajući da se vremenski interval približi nuli.
S_1 = \ frac {x_2-x_1} {t_2-t_1} = \ frac {\ Delta x} {\ Delta t}
Ako pustite ∆t da se približi nuli, dobit ćete matematički izraz poznat kao izvedenica, koji se prema dogovoru zapisuje dx / dt. Za fizičare je najtočniji izraz trenutne brzine
S_1 = \ frac {dx} {dt}
Brzina i brzina
Ljudi često koriste riječi brzina i brzina naizmjenično, ali ne misle isto. Brzina je vektorska veličina, što znači da ima usmjerenu komponentu, dok je brzina skalarna veličina koja ne uzima u obzir smjer.
Da biste vidjeli zašto je smjer važan, razmotrite razliku u vremenu potrebno za vožnju između dviju točaka na ravnoj cesti i zavojite. Ako je cesta ravna, možete prosječno utvrditi sve trenutne brzine koje bilježi brzinomjer i dobiti istu prosječnu brzinu kao i dijeljenjem ukupne udaljenosti s ukupnim vremenom. Ako je cesta vjetrovita, ova će se dva broja razlikovati. To je zato što se usmjerena komponenta brzine prema vašem odredištu smanjuje svaki put kad cesta skrene ulijevo ili udesno.
Brzina se ponekad označava slovom v sa strelicom iznad nje da označi da je to vektorska veličina, ali strelica zapravo nije potrebna. Po definiciji, brzina ima usmjerenu komponentu.
Brzina rotacije
Kada se objekt okreće, brzina rotacije je broj potpunih okretaja koje napravi u jedinici vremena. Najčešće jedinice su okretaji u minuti (o / min). Točke na disku koji se okreću imaju brzinu naprijed koja se stalno mijenja u smjeru. Tangencijalna brzina je brzina naprijed u bilo kojem trenutku i na nju utječe radijalna udaljenost od središta rotacije. Točke dalje od središta kreću se brže od točaka bliže središtu. Tangencijalnu brzinu točke na rotirajućem disku izračunavate pomoću izraza:
S_ {tangencijalno} = \ tekst {brzina rotacije} \ puta \ text {radijalna udaljenost}