A mindennapi nyelvben a sebességet és a sebességet úgy kezelik, mintha pontosan ugyanazt jelentenék. Ha hallana valakit, aki megjegyzi, hogy „az autó sebessége 25 mérföld / óra”, akkor nem venné szemhéját. De a fizikában az objektum sebességével kapcsolatos mindennapi megjegyzés kritikus hibát tartalmaz.
Ha 25 mérföld / órát (vagy 11 méter / másodpercet) írna válaszként egy kérdésre, amely asebesség, tévednél. De ha ugyanez a kérdés kérte tőled asebességaz autónak, igazad lenne. Miért?
Az objektum sebessége és sebessége közötti különbség megértése megadja a választ, beállítja Önt a körkörös mozgással járó jövőbeni problémákra, és megismerteti Önt a fontos koncepcióval avektor mennyiség.
TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)
A sebesség skaláris mennyiség (csak nagyságrendű), de a sebesség vektormennyiség (nagyságrendű és irányú). A sebesség a sebességirányával.
Sebesség vs. Sebesség
A sebesség és a sebesség közötti legfontosabb különbség az, hogy a sebesség askalár mennyiségés a sebesség avektor mennyiség.
A skaláris mennyiségek olyan dolgok, mint a hőmérséklet, a nyomás és az energia, amelyeket teljesen leírnak „méretükkel” vagynagyságrendű. Tehát, ha egy bizonyos víz hőmérséklete 20 Celsius fok, akkor nincs szüksége további információkra mindent megadhat az adott értékről - a szám és annak egysége teljesen meghatározza az érték hőmérsékletét víz.
A vektorok, mint például a sebesség, a gyorsulás és az erő, nagyságrendűek, de airány, és az irányra vonatkozó információk nélkül nem teljesek.
A sebesség meghatározása egyszerűen a megtett távolság vagy az időegységenként megtett távolság változásának sebessége. Tehát, ha elmondana valakinek egy 10 m / s sebességgel haladó autóról, az sebesség lenne, és ezt könnyen megjegyezheti, mert ez egy sebességmérőn látszik (bár valószínűleg nem SI egységben). Ha azonban azt mondja, hogy 10 m / s sebességgel haladjobbra, hozzáadta a mozgás irányával kapcsolatos információkat és leírta az autó sebességét jelentő vektormennyiséget. Matematikai szempontból a sebesség aza sebesség nagyságaés abszolút értéke van.
Ez a megkülönböztetés megnyitja annak lehetőségét, hogy egy tárgy sebessége folyamatosan változhat akkor is, ha a állandó sebességgel, és így gyorsulása (egy másik vektormennyiség - a sebesség változásának sebessége) a állandó sebesség. Tekintsük ugyanezt az autót állandó, 15 m / s sebességgel, kör alakú versenypálya körül. Az időegységenként megtett távolság mennyisége (sebessége) nem változik, deaz irány folyamatosan változik, tehát nincs állandó sebessége.
Sebesség, sebesség és gyorsulás egyenletek
A különbség a sebesség vs. a sebesség mindkettőnél megmutatkozik az egyenletekben, valamint annak implicit felismerése, hogy a sebesség vektormennyiség.
A sebességértv, a meghatározás egyszerűen a távolságdutazott az időintervallumontkérdéses:
v = \ frac {d} {t}
A sebességértv, a szimbólum félkövérrel szerepel (vagy nyíllal jelenik meg a szimbólum felett)v, kézzel írott egyenletekben hasznos) annak jelzésére, hogy vektor és összefüggésben van az elmozdulássals(egy vektor, amely leírja a végső helyet egy kiválasztott kiindulási helyhez viszonyítva, egy, két vagy három dimenzióban) annak az időintervallumnak, amelyben az elmozdulás megtörtént.
\ bm {v} = \ frac {\ bm {s}} {t}
A pillanatnyi sebességet az elmozdulás deriváltja adja az idő függvényében:
\ bm {v} = \ frac {\ text {d} \ bm {s}} {\ text {d} t}
A sebesség mértékegysége egyszerűen egy egység egységnyi idő alatt, például méter / másodperc (m / s) vagy kilométer / óra (km / h).
Gyorsulásaegy másik vektor, és ez a sebesség változásának sebességevaz idő tekintetében:
\ bm {a} = \ frac {\ text {d} \ bm {v}} {\ text {d} t}
Az ellentétes irányok megjegyzésének fontossága
A sebesség és a sebesség megkülönböztetése olyan dolgok miatt fontos, mint az ellentétes irányok, valamint a sebesség és más vektorok, például a gyorsulás kapcsolata.
A pálya körül közlekedő autók mellett egy másik példa az állandó 2 m / s sebességgel haladó körhinta. Mivel körben halad, lineáris iránya folyamatosan változik, ezért sebessége is folyamatosan változik, és gyorsulása van (a körmozgáshoz ezt centripetálisnak nevezzük gyorsulás).
Egy másik példa megmutatja a sebesség vs. egyszerűen figyelembe véve a sebességet. Képzelje el, hogy egy pályán két szekér egymás felé csap, és ütközésnek indul. Amikor megteszik, egyikükkellváltoztass irányt. Ha nem állít be közös referenciakeretet, amely lehetővé teszi, hogy megmutassa a mozgás irányának különbségét, valamint az azok irányát sebességek (vagyis a sebességkülönbség), ezek az információk elvesznek - és még az sem lenne világos, hogy ütközésbe kerültek-e tanfolyam!
Az a tény, hogy a sebesség vektormennyiség, döntő fontosságú a sebességek összeadásának folyamata szempontjából - ha mindkettő ugyanabban az irányban van, akkor összeadódnak, de ha ellentétes irányban vannak (mondjuk,xés -x) az eredmény kivonás. Egy tárgy nettó sebességének megállapításához - például egy teke golyó, amely az ellenkező irányba haladó utazón (a repülőtereken gyakran előforduló mozgójárdák) gördül át -szükségmindegyikre vonatkozó irányinformáció annak kiszámításához, hogy a labda egy idő után előre vagy hátra mozog-e.
Ebben az esetben megadna egy sebességet, mint axirány (mondjuk a bowling labda mozgásiránya) és a másik (az utazó mozgása), mint a-xirányba, majd adjuk hozzá a vektormennyiségeket, ami a gyakorlatban azt jelentené, hogy az utazó sebességét levonnánk a teke labda sebességéből, mert ellentétes irányban haladnak.
Átlagos vs. Pillanatnyi sebesség
Az átlagos és a pillanatnyi sebesség közötti különbség döntő, ha a mozgás nem lineáris (azaz egyenes vonalban), például egy atlétikai pályán haladó futó. Bármelyik pillanatban őpillanatnyi sebességa sebessége és az iránya, ahová éppen abban az időben halad, például 7 m / s kelet felé. Ám átlagos sebessége a teljeselmozdulása teljes időintervallumban a mozgása mondjuk 60 másodperc alatt zajlott le. Ez azt jelenti, hogy ha teljes 400 méteres kört tesz meg, visszatérve eredeti helyére, teljes elmozdulása 0 m, így átlagos sebessége 0 m / s lenne.
Ez abszurdnak tűnik, mert nyilvánvaló, hogy őátlagos sebesség0 m / s volt. Ez az ő összértéketávolságegy bizonyos idő alatt utazott, így ha a 400 méteres pályát 60 másodperc alatt futja le, átlagos sebessége 400 m / 60 s = 6,67 m / s lenne. Nekipillanatnyi sebességegyszerűen a sebessége egy adott pillanatban - például ha szüneteltet egy videót a futásáról, akkor a sebességéről pontosan abban a pillanatban - más szóval, az időegységenként megtett méterek száma pillanat.
Ez megmutatja, hogy mennyire óvatosnak kell lennie a választott mértékkel. A pillanatnyi sebesség sokkal hasznosabb, mint az átlagos sebesség egy hurkolt (vagy bármely nemlineáris) pályán, míg előnyei vannak mind a pillanatnyi, mind az átlagsebesség megtalálásának, ha nem kell tudni az irányát mozgás.