מהירות ותאוצה מתארים שניהם תנועה, אך יש הבדל חשוב בין השניים. אם אתה לומד פיזיקה ברמת תיכון או מכללה, הבנת ההבדלים ביניהם היא חיונית. הבנת המשמעות של מהירות מובילה להבנת המשמעות של תאוצה מכיוון שבעוד שמהירות היא קצב שינוי המיקום, האצה היא קצב שינוי המהירות. אם אתה נוסע בקצב קבוע, יש לך מהירות אבל אין תאוצה, אבל אם אתה נוסע והקצב שלך משתנה, יש לך מהירות ותאוצה.
TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)
מהירות היא קצב שינוי המיקום ביחס לזמן, ואילו האצה היא קצב שינוי המהירות. שניהם הם כמויות וקטוריות (ולכן יש להם גם כיוון מוגדר), אך יחידות המהירות הן מטרים לשנייה ואילו יחידות התאוצה הן מטר לשנייה בריבוע.
מהי מהירות?
קצב השינוי של המיקום שלך בזמן מגדיר את המהירות שלך. בשפה היומיומית מהירות פירושה אותו דבר כמו מהירות. עם זאת, בפיזיקה קיימת הבחנה חשובה בין שני המונחים. מהירות היא כמות "סקלרית", והיא נמדדת ביחידות מרחק / זמן, כך שבמטר לשנייה או במיילים לשעה. המהירות היא כמות "וקטורית", ולכן יש לה גם גודל (המהירות) וגם כיוון. מבחינה טכנית, להגיד שאתה נוסע ב -5 מטרים לשנייה זו מהירות ולומר שאתה נוסע ב -5 מטר לשנייה לכיוון צפון זו מהירות, כי גם לזה יש כיוון.
הנוסחה למהירות היא:
\ text {velocity} = \ frac {\ text {מרחק נסיעה}} {\ text {זמן שנדרש}}
בשפת החשבון ניתן להגדיר בצורה מדויקת יותר את קצב שינוי המיקום ביחס לזמן וכך ניתן על ידי הנגזרת של המשוואה למיקום ביחס ל זְמַן.
מה זה תאוצה?
האצה היא קצב שינוי המהירות עם הזמן. כמו מהירות, זוהי כמות וקטורית שיש לה כיוון וגם גודל. עלייה במהירות נקראת בדרך כלל תאוצה ואילו ירידה במהירות מכונה לפעמים האטה. מבחינה טכנית, מכיוון שמהירות כוללת כיוון וגם מהירות, שינוי כיוון במהירות קבועה עדיין נחשב לתאוצה. ניתן להגדיר תאוצה באופן פשוט:
\ text {acceleration} = \ frac {\ text {שינוי מהירות}} {\ text {זמן שנדרש לשינוי המהירות}}
לתאוצה יש יחידות מרחק / זמן בריבוע - למשל מטרים / שנייה2.
בשפת החישוב, זה מוגדר בצורה מדויקת יותר כקצב שינוי המהירות עם ביחס לזמן, כך שהוא נמצא על ידי לקיחת הנגזרת של הביטוי למהירות ביחס ל זְמַן. לחלופין, תוכל למצוא אותו על ידי לקיחת הנגזרת השנייה של הביטוי למיקום ביחס לזמן.
האצה מתמדת לעומת מהירות מתמדת
נסיעה במהירות קבועה פירושה שאתה הולך באותה מהירות באותו כיוון ברציפות. אם יש לך מהירות קבועה, המשמעות היא שיש לך תאוצה אפסית. אתה יכול לדמיין את זה כנהיגה בכביש ישר אך שומר על מד המהירות שלך על אותו ערך.
תאוצה מתמדת שונה לגמרי. אם אתה נוסע עם תאוצה קבועה, המהירות שלך משתנה תמיד, אבל היא משתנה בכמות עקבית בכל שנייה. לתאוצה עקב כוח המשיכה על כדור הארץ יש ערך קבוע 9.8 מ / ש2אז אתה יכול לדמיין את זה כמו להפיל משהו מגורד שחקים. המהירות מתחילה נמוכה, אך עולה ב -9.8 מ 'לשנייה לכל שנייה שהיא נופלת תחת כוח המשיכה.
האצה והחוק השני של ניוטון
האצה, ולא מהירות, מהווה חלק מרכזי בחוק התנועה השני של ניוטון. המשוואה היאF = אִמָא, איפהFמייצג כוח,Mהוא המוני, ואהוא התאוצה. בגלל הקשר בין מהירות לתאוצה, אתה יכול גם לכתוב את זה כ-כוח = מסה × קצב שינוי המהירות. עם זאת, תאוצה היא המאפיין המרכזי כאן, ולא מהירות.
מהירות ומומנטום
המשוואה למומנטום משתמשת במהירות במקום בתאוצה. המומנטום הואעמ ' = mv, איפהעמ 'הוא מומנטום,Mהוא המוני, וvהוא מהירות. בחוק השני של ניוטון, תאוצה מוכפלת במסה נותנת כוח, ואילו כאשר המהירות מוכפלת במסה, זה נותן את המומנטום. ההגדרות שלהם שונות, וזה מראה כיצד הבדלים אלה מובילים למשוואות מובחנות בפועל.