ყოველდღიურ ენაში სიჩქარე და სიჩქარე ისე განიხილება, თითქოს ისინი ზუსტად ერთსა და იმავეს გულისხმობენ. თუ გსმენიათ ვინმეს კომენტარი, რომ "მანქანის სიჩქარეა 25 მილი საათში", ქუთუთოს არ იკავებდით. ფიზიკაში, ყოველდღიური კომენტარი ობიექტის სიჩქარის შესახებ შეიცავს კრიტიკულ შეცდომას.
თუ თქვენ დაწერდით 25 მილი საათში (ან 11 მეტრი წამში), როგორც პასუხი კითხვაზე, რომელიც მოგთხოვთ ასიჩქარე, შეცდებით. მაგრამ თუ იგივე კითხვა მოგკითხავთსიჩქარემანქანის, მართალი იქნებოდი. რატომ?
ობიექტის სიჩქარესა და მის სიჩქარეს შორის განსხვავების გაგება გიპასუხებთ, მოგაწვდით სამომავლო პრობლემებს, რაც მოიცავს წრიულ მოძრაობას და წარმოგიდგენთ მნიშვნელოვან კონცეფციას ავექტორული რაოდენობა.
TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)
სიჩქარე არის სკალარული სიდიდე (მხოლოდ სიდიდის მქონე), მაგრამ სიჩქარე არის ვექტორული სიდიდე (სიდიდით და მიმართულებით). სიჩქარე არის სიჩქარემიმართულებით.
სიჩქარე vs. სისწრაფე
ძირითადი განსხვავება სიჩქარესა და სიჩქარეს შორის არის ის, რომ სიჩქარე არის aსკალარული რაოდენობადა სიჩქარე არის aვექტორული რაოდენობა.
სკალარული სიდიდეები არის ისეთი რამ, როგორიცაა ტემპერატურა, წნევა და ენერგია, რომლებიც მთლიანად აღწერილია მათი "ზომით" ანსიდიდე. ასე რომ, თუ ზოგიერთი წყლის ტემპერატურა 20 გრადუსი ცელსიუსია, თქვენ აღარ გჭირდებათ რაიმე ინფორმაცია ამის სათქმელად თქვენ ყველაფერი გაქვთ ამ მნიშვნელობის შესახებ - ნომერი და მისი ერთეული მთლიანად განსაზღვრავს ტემპერატურის ტემპერატურას წყალი
ვექტორებს, როგორიცაა სიჩქარე, აჩქარება და ძალა, აქვთ სიდიდე, მაგრამ აქვთ აგრეთვემიმართულებადა მიმართულების შესახებ ინფორმაციის გარეშე, ისინი არ არიან სრულყოფილი.
სიჩქარის განმარტება არის უბრალოდ გავლილი მანძილის, ან გავლილი მანძილი დროის ერთეულის შეცვლის სიჩქარე. ასე რომ, თუ ვინმეს უთხარით 10 მ / წმ მანქანის მართვაზე, ეს იქნებოდა სიჩქარე და ამის გახსენება მარტივად შეგიძლიათ, რადგან ეს იქნებოდა სიჩქარის მრიცხველზე (თუმცა ალბათ არა SI დანადგარში). თუმცა, თუ იტყვით, რომ ის 10 მ / წმ სიჩქარით მოძრაობსმარჯვნივ, თქვენ დაამატეთ ინფორმაცია მოძრაობის მიმართულების შესახებ და აღწერეთ ვექტორული სიდიდე, რომელიც არის მანქანის სიჩქარე. მათემატიკური თვალსაზრისით, სიჩქარე არისსიჩქარის სიდიდედა აქვს აბსოლუტური მნიშვნელობა.
ეს განსხვავება ხსნის შესაძლებლობას, რომ ობიექტის სიჩქარე მუდმივად იცვლება მაშინაც კი, როდესაც მას აქვს a მუდმივი სიჩქარე, და ამრიგად შეიძლება გქონდეს აჩქარება (სხვა ვექტორული სიდიდე - სიჩქარის შეცვლის სიჩქარე) მიუხედავად ა მუდმივი სიჩქარე. გაითვალისწინეთ, რომ იგივე მანქანა წრიული რბოლას გარშემო 15 მ / წმ სიჩქარით მოძრაობს. მანძილი, რომელიც ის მოიცავს დროის ერთეულზე (მისი სიჩქარე) არ იცვლება, მაგრამმიმართულება მუდმივად იცვლება, ასე რომ მას არ აქვს მუდმივი სიჩქარე.
სიჩქარის, სიჩქარისა და აჩქარების განტოლებები
განსხვავება სიჩქარისა და განმარტების განსაზღვრებაში. სიჩქარე აჩვენებს როგორც განტოლებებს, ასევე იმპლიციტურად აღიარებს, რომ სიჩქარე არის ვექტორული სიდიდე.
სიჩქარისთვისვ, განმარტება უბრალოდ მანძილიადიმოგზაურა დროის ინტერვალშიტკითხვაზე:
v = \ frac {d} {t}
სიჩქარისთვისვ, სიმბოლო არის თამამი (ან ნაჩვენებია ისრით თავზევ, სასარგებლოა ხელით დაწერილ განტოლებებში) იმის ნიშნად, რომ ეს არის ვექტორი და ის უკავშირდება გადაადგილებასს(ვექტორი, რომელიც აღწერს საბოლოო მდებარეობას შერჩეული საწყისი მდებარეობის მიმართ, ერთ, ორ ან სამ განზომილებაში) დროის ინტერვალისთვის, რომელშიც მოხდა გადაადგილება.
\ bm {v} = \ frac {\ bm {s}} {t}
მყისიერი სიჩქარე მოცემულია დროში გადაადგილების წარმოებული საშუალებით:
\ bm {v} = \ frac {\ text {d} \ bm {s}} {\ text {d} t}
სიჩქარის ერთეული არის უბრალოდ დროის მანძილზე ერთეულის მანძილი, მაგალითად, წამში მეტრი (მ / წმ) ან საათში (კმ / სთ).
აჩქარებააეს არის კიდევ ერთი ვექტორი და ის განისაზღვრება, როგორც სიჩქარის შეცვლის სიჩქარევდროის მიმართ:
\ bm {a} = \ frac {\ text {d} \ bm {v}} {\ text {d} t}
საპირისპირო მიმართულებების აღნიშვნის მნიშვნელობა
განსხვავება სიჩქარესა და სიჩქარეს შორის მნიშვნელოვანია ისეთი რამ, როგორიცაა საპირისპირო მიმართულებები და სიჩქარესა და სხვა ვექტორებს შორის ურთიერთობა, როგორიცაა აჩქარება.
ისევე, როგორც ტრასის გარშემო მოძრავი მანქანები, კიდევ ერთი მაგალითია მხიარული ცხენი, რომელიც მოძრაობს მუდმივი სიჩქარით 2 მ / წმ. რადგან ის წრეში მოძრაობს, მისი წრფივი მიმართულება მუდმივად იცვლება და, შესაბამისად, სიჩქარეც არის მუდმივად იცვლება და მას აქვს აჩქარება (წრიული მოძრაობისთვის, ამას ცენტრიდანული ჰქვია აჩქარება).
კიდევ ერთი მაგალითი გვიჩვენებს სიჩქარის vs. უბრალოდ სიჩქარის გათვალისწინებით. წარმოიდგინეთ, რომ ბილიკზე ორი ეტლი ერთმანეთისკენ მიზიდავს და დაეჯახება. როდესაც ისინი აკეთებენ, ერთ-ერთი მათგანიუნდამიმართულების შეცვლა. თუ არ დააყენეთ საერთო მითითება, რომელიც საშუალებას გაძლევთ აჩვენოთ განსხვავება როგორც მოძრაობის მიმართულებით, ასევე მათი სიჩქარე (ანუ სხვაობა სიჩქარეში), ეს ინფორმაცია დაიკარგება - და არც კი იქნებოდა გასაგები, რომ ისინი შეჯახებაზე იყვნენ რა თქმა უნდა!
ის ფაქტი, რომ სიჩქარე არის ვექტორული სიდიდე, გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს სიჩქარის ერთობლიობას - თუ ისინი ერთი და იგივე მიმართულებით არიან, ისინი ერთად იმატებენ, მაგრამ თუ ისინი საპირისპირო მიმართულებით არიან (ვთქვათ,xდა -x) შედეგი არის გამოკლება. ობიექტის წმინდა სიჩქარის დასადგენად - მაგალითად, ბოულინგის ბურთი, რომელიც მოგზაურზე გადადის (მოძრავი ბილიკები, რომლებიც ხშირად გვხვდება აეროპორტებში), მოძრაობს საპირისპირო მიმართულებით - თქვენსაჭიროებამიმართულების ინფორმაცია თითოეულზე იმის დასაანგარიშებლად, საბოლოო ჯამში ბურთი გადავა წინ ან უკან, გარკვეული პერიოდის შემდეგ.
ამ შემთხვევაში, თქვენ განსაზღვრავთ ერთ სიჩქარეს, როგორცxმიმართულება (ვთქვათ, ბოულინგის ბურთის მოძრაობის მიმართულება) და სხვა (მოგზაურის მოძრაობა), როგორც-xმიმართულება, შემდეგ დაამატეთ ვექტორული სიდიდეები, რაც პრაქტიკულად ნიშნავს მოგზაურის სიჩქარის გამოკლებას ბოულინგის ბურთის სიჩქარისგან, რადგან ისინი მოძრაობენ საპირისპირო მიმართულებით.
საშუალო vs. მყისიერი სიჩქარე
საშუალო და მყისიერ სიჩქარეს შორის სხვაობას გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს, როდესაც მოძრაობა არ არის წრფივი (ანუ სწორი ხაზი), მაგალითად, მორბენალი მძლეოსნობის ტრასაზე გადის. ნებისმიერ მომენტში, მისიმყისიერი სიჩქარეარის მისი სიჩქარე და მიმართულება, სადაც ის იმ დროს მოძრაობს, მაგალითად, 7 მ / წმ აღმოსავლეთით. მაგრამ მისი საშუალო სიჩქარე საერთოაგადაადგილებადროის სრული ინტერვალის განმავლობაში მისი მოძრაობა ხდებოდა, ვთქვათ, 60 წამში. ეს ნიშნავს, რომ თუ მან გაიარა 400 მეტრიანი წრე, დაუბრუნდა თავდაპირველ ადგილს, მისი საერთო გადაადგილება 0 მ, და მისი საშუალო სიჩქარე იქნება 0 მ / წმ.
ეს აბსურდული ჩანს, რადგან აშკარაა, რომ მისისაშუალო სიჩქარენამდვილად არ იყო 0 მ / წმ. ეს განისაზღვრება, როგორც მისი საერთომანძილიდროის გარკვეულ მონაკვეთში იმოგზაურა, ასე რომ, თუ იგი 400 მეტრის ტრასა 60 წამში გადიოდა, მისი საშუალო სიჩქარე იქნებოდა 400 მ / 60 წმ = 6,67 მ / წმ. მისიმყისიერი სიჩქარეეს არის უბრალოდ მისი სიჩქარე დროის კონკრეტულ მომენტში - მაგალითად, თუ პაუზა გააკეთეთ მისი ვიდეოს, მისი სიჩქარის შესახებ ზუსტად იმ მომენტში - სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მრიცხველების რაოდენობა, რომელიც მან საათში გადიოდა დროის ერთეულზე მომენტი
ეს გვიჩვენებს, თუ რამდენად ფრთხილად უნდა იყოთ არჩეულ ღონისძიებასთან მიმართებაში. მყისიერი სიჩქარე ბევრად უფრო სასარგებლოა ვიდრე საშუალო სიჩქარე ციკლიან (ან რაიმე არაწრფივ) ბილიკზე, ხოლო მომენტალური და საშუალო სიჩქარის პოვნა სარგებელია, თუ არ გჭირდებათ მისი მიმართულების ცოდნა მოძრაობა
