מי שנוהג ברכב מכיר את מושג המהירות. המספר על מד המהירות אומר לך כמה מהר המכונית נוסעת. במכוניות, המהירות נמדדת במיילים לשעה (קמ"ש) או בקילומטרים לשעה (קמ"ש), אך היחידות שפיזיקאים משתמשים בהן לרוב למהירות הן מטרים לשנייה (מ / ש). אתה יכול לקבל הגדרה מדויקת של מהירות פשוט על ידי בחינת יחידות אלה. הם יחידות מרחק נסיעה (ד) חלקי יחידות זמן (t), וזו בעצם ההגדרה של מהירות (S). בשפת המתמטיקה אתה כותב זאת כ
S = \ frac {d} {t}
מהירות מיידית וממוצעת
מד המהירות ברכב שלך אומר לך כמה רחוק אתה מגיע בשעה אם אתה שומר על מהירות קבועה, אך לעתים רחוקות נהגים עושים זאת. בשעת נהיגה טיפוסית המהירות שתועדה על ידי מד המהירות משתנה ללא הרף, והמרחק בפועל שעוברים בשעה הוא ממוצע של כל המהירויות הללו. המרחק הכולל שאתה נוסע ביחידת זמן, כמו למשל שעה, הוא המהירות הממוצעת שלך (Sאָב):
S_ {av} = \ frac {\ text {מרחק כללי}} {\ text {זמן כולל}}
המהירות המוצגת על מד המהירות היא המהירות המיידית שלך (Sאני). פיזיקאים מבטאים מהירות מיידית על ידי הגדרתם כשינוי המיקום (x) בין שני מרווחי זמן, t1 וט2 ולתת למרווח הזמן להתקרב לאפס.
S_1 = \ frac {x_2-x_1} {t_2-t_1} = \ frac {\ Delta x} {\ Delta t}
אם אתה נותן לא להתקרב לאפס, תקבל ביטוי מתמטי המכונה נגזרת, שעל פי האמנה נכתב dx / dt. עבור פיזיקאים, הביטוי המדויק ביותר למהירות מיידית הוא
S_1 = \ frac {dx} {dt}
מהירות ומהירות
אנשים משתמשים לעתים קרובות במילים מהירות ומהירות בערבוביה, אך אין הכוונה לאותו הדבר. המהירות היא כמות וקטורית, כלומר יש לה מרכיב כיווני, ואילו המהירות היא כמות סקלרית שאינה לוקחת בחשבון כיוון.
כדי לראות מדוע כיוון חשוב, שקול את ההבדל בזמן שלוקח לנסוע בין שתי נקודות בכביש ישר לכביש מפותל. אם הכביש ישר, תוכלו לממוצע את כל המהירויות המיידיות שנרשמו על ידי מד המהירות ולקבל את אותה המהירות הממוצעת כפי שהייתם עושים על ידי חלוקת המרחק הכולל לפי הזמן הכולל. אם הדרך סוערת, לעומת זאת, שני המספרים האלה יהיו שונים. הסיבה לכך היא שהרכיב הכיווני של המהירות לכיוון היעד שלך יורד בכל פעם שהדרך פונה שמאלה או ימינה.
מהירות מסומנת לפעמים באות v עם חץ מעליה כדי לסמן שמדובר בכמות וקטורית, אך החץ אינו באמת הכרחי. בהגדרה, למהירות יש מרכיב כיווני.
מהירות סיבוב
כאשר אובייקט מסתובב, מהירות הסיבוב היא מספר הסיבובים המלאים שהוא מבצע ביחידת זמן. היחידות הנפוצות ביותר הן סיבובים לדקה (סל"ד). לנקודות בדיסק מסתובב יש מהירות קדימה שמשנה כל הזמן כיוון. המהירות המשיקה היא המהירות הקדימה בכל רגע נתון והיא מושפעת מהמרחק הרדיאלי ממרכז הסיבוב. נקודות רחוקות מהמרכז נעות מהר יותר מנקודות הקרובות יותר למרכז. אתה מחשב את המהירות המשיקה של נקודה בדיסק מסתובב באמצעות הביטוי:
S_ {tangential} = \ text {מהירות סיבוב} \ times \ text {מרחק רדיאלי}