U svakodnevnom jeziku brzina i brzina tretiraju se kao da znače potpuno isto. Ako biste čuli da netko komentira da je "brzina automobila 25 milja na sat", ne biste pomaknuli očni kapak. Ali u fizici taj svakodnevni komentar o brzini objekta sadrži kritičnu pogrešku.
Ako biste napisali 25 milja na sat (ili 11 metara u sekundi) kao odgovor na pitanje koje vas je pitalo zabrzina, bili biste u krivu. Ali ako vas je to isto pitanje pitalo zaubrzatiautomobila, bili biste u pravu. Zašto?
Razumijevanje razlike između brzine objekta i njegove brzine govori vam odgovor, postavlja vas za buduće probleme koji uključuju kružno kretanje i upoznaje vas s važnim konceptom od avektorska količina.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Brzina je skalarna veličina (samo koja ima veličinu), ali brzina je vektorska veličina (s veličinom i smjerom). Brzina je brzinas pravcem.
Brzina vs. Brzina
Ključna razlika između brzine i brzine je u tome što je brzina askalarna veličinaa brzina je avektorska količina.
Skalarne veličine su stvari poput temperature, tlaka i energije, koje se u potpunosti opisuju njihovom "veličinom" ili
magnitude. Dakle, ako je temperatura neke vode 20 Celzijevih stupnjeva, ne trebaju vam nikakve dodatne informacije sve o toj vrijednosti - broj i njegova jedinica u potpunosti definiraju temperaturu voda.Vektori, poput brzine, ubrzanja i sile, imaju veličinu, ali imaju ismjer, i bez podataka o smjeru, nisu cjeloviti.
Definicija brzine je jednostavno stopa promjene prijeđene udaljenosti ili prijeđene udaljenosti u jedinici vremena. Dakle, ako ste nekome rekli za automobil koji vozi 10 m / s, to bi bila brzina, a to se lako možete sjetiti jer bi to bilo ono što se pokazalo na brzinomjeru (iako vjerojatno u jedinici koja nije SI). Međutim, ako kažete da putuje brzinom od 10 m / snadesno, dodali ste informacije o smjeru kretanja i opisali vektorsku veličinu koja je brzina automobila. U matematičkom smislu, brzina jeveličina brzinei ima apsolutnu vrijednost.
Ova razlika otvara mogućnost da se brzina objekta može stalno mijenjati čak i kad ima konstantne brzine, pa tako možete imati ubrzanje (drugu vektorsku veličinu - brzinu promjene brzine) unatoč a stalna brzina. Uzmite u obzir da se isti automobil vozi konstantnom brzinom od 15 m / s oko kružne staze. Količina udaljenosti koju pređe u jedinici vremena (brzina) ne mijenja se, alismjer se kontinuirano mijenja, pa nema konstantnu brzinu.
Jednadžbe brzine, brzine i ubrzanja
Razlika u definiciji brzine vs. brzina se pokazuje u jednadžbama za obje, kao i implicitno prepoznavanje da je brzina vektorska veličina.
Za brzinuv, definicija je jednostavno udaljenostdputovao kroz vremenski intervaltu pitanju:
v = \ frac {d} {t}
Za brzinuv, simbol je podebljan (ili prikazan strelicom na vrhu znakav, korisno u rukom napisanim jednadžbama) da označi da je vektor i da odnosi pomaks(vektor koji opisuje konačno mjesto u odnosu na odabrano polazno mjesto, u jednoj, dvije ili tri dimenzije) u vremenskom intervalu u kojem se dogodilo pomicanje.
\ bm {v} = \ frac {\ bm {s}} {t}
Trenutačna brzina dana je izvodom pomicanja s obzirom na vrijeme:
\ bm {v} = \ frac {\ text {d} \ bm {s}} {\ text {d} t}
Jedinica brzine je jednostavno jedinica udaljenosti u vremenskoj jedinici, kao što su metri u sekundi (m / s) ili kilometri na sat (km / h).
Ubrzanjeaje još jedan vektor i definiran je kao brzina promjene brzinevs obzirom na vrijeme:
\ bm {a} = \ frac {\ text {d} \ bm {v}} {\ text {d} t}
Važnost bilježenja suprotnih smjerova
Razlika između brzine i brzine važna je zbog stvari poput suprotnih pravaca i odnosa brzine i ostalih vektora poput ubrzanja.
Kao i automobili koji se voze oko staze, još jedan primjer je i konj vrtuljak koji putuje stalnom brzinom od 2 m / s. Budući da putuje u krugu, njegov se linearni smjer kontinuirano mijenja, a time i njegova brzina stalno se mijenja i ima ubrzanje (za kružno gibanje to se naziva centripetalno ubrzanje).
Drugi primjer pokazuje važnost gledanja na brzinu vs. jednostavno uzimajući u obzir brzinu. Zamislite da dva kolica na stazi jure jedni prema drugima i da se sudare. Kad to učine, jedan od njihmorapromijeniti smjer. Ako ne postavite zajednički referentni okvir koji vam omogućuje da pokažete razliku u smjeru kretanja kao i njihov brzine (tj. razlika u brzini), te će se informacije izgubiti - a ne bi bilo ni jasno da su bile u sudaru tečaj!
Činjenica da je brzina vektorska veličina presudna je za postupak zbrajanja brzina - ako su oboje u istom smjeru, zbrajaju se, ali ako su u suprotnim smjerovima (recimo,xi -x) rezultat je oduzimanje. Da biste pronašli neto brzinu predmeta - na primjer, kugla za kuglanje koja se kotrlja preko travelata (pokretne staze koje se često nalaze u zračnim lukama) koja se kreće u suprotnom smjeru -potrebainformacije o smjeru za svako izračunavanje hoće li se lopta nakon određenog vremena na kraju kretati prema naprijed ili unatrag.
U ovom biste slučaju definirali jednu brzinu kao uxsmjer (recimo, smjer kretanja kuglačke kugle) i drugi (kretanje putnika) kao u-xsmjera, zatim dodajte vektorske veličine, što bi u praksi značilo oduzimanje brzine travelatora od brzine kuglačke kugle jer se kreću u suprotnim smjerovima.
Prosjek vs. Trenutna brzina
Razlika između prosječne i trenutne brzine presudna je kada kretanje nije linearno (tj. Ravno), poput trkača koji prolazi atletsku stazu. U bilo kojem trenutku, onatrenutna brzinaje njezina brzina i smjer u kojem putuje u točno vrijeme, na primjer 7 m / s prema istoku. Ali njezina je prosječna brzina ukupnaistiskivanjetijekom cijelog vremenskog intervala njezino se kretanje odvijalo, recimo, za 60 sekundi. To znači da ako odradi kompletan krug od 400 metara, vraćajući se na prvobitno mjesto, njezin ukupni pomak iznosi 0 m, tako da bi joj prosječna brzina bila 0 m / s.
To se čini apsurdnim jer je očito da onaprosječno ubrzatidefinitivno nije bio 0 m / s. To se definira kao njezin ukupan iznosudaljenostputovala kroz vremensko razdoblje, pa ako bi trčala stazu od 400 metara za 60 sekundi, prosječna bi joj brzina bila 400 m / 60 s = 6,67 m / s. Njutrenutna brzinaje jednostavno njena brzina u određenom trenutku - na primjer, ako ste zaustavili videozapis njenog trčanja, njezine brzine upravo u tom trenutku - drugim riječima, broj metara koji je tada putovala u jedinici vremena trenutak.
To pokazuje koliko trebate biti oprezni s mjerom koju odaberete. Trenutna brzina mnogo je korisnija od prosječne brzine na petlji (ili bilo kojem nelinearnom) koloseku, dok je korist je pronaći trenutnu i prosječnu brzinu ako ne trebate znati njezin smjer pokret.
