일상 언어에서 속도와 속도는 정확히 같은 의미로 취급됩니다. 누군가가“자동차의 속도는 시속 25 마일”이라는 말을 들었다면 눈꺼풀을 치지 않을 것입니다. 그러나 물리학에서 물체의 속도에 대한 일상적인 언급에는 심각한 오류가 포함되어 있습니다.
시속 25 마일 (또는 초당 11 미터)을 질문에 대한 답으로 쓰려면속도, 당신은 틀릴 것입니다. 그러나 같은 질문이 당신에게속도차의 말이 맞을 것입니다. 왜?
물체의 속도와 속도의 차이를 이해하면 답을 알 수 있습니다. 원 운동과 관련된 미래의 문제에 대비하고 중요한 개념을 소개합니다. 의벡터량.
TL; DR (너무 긴; 읽지 않음)
속도는 스칼라 수량 (크기 만 있음)이지만 속도는 벡터 수량 (크기와 방향 있음)입니다. 속도는 속도입니다방향으로.
속도 대. 속도
속도와 속도의 주요 차이점은 속도가스칼라 량속도는벡터량.
스칼라 수량은 온도, 압력 및 에너지와 같은 것으로 "크기"또는크기. 따라서 어떤 물의 온도가 섭씨 20 도라면 더 이상 정보가 필요하지 않습니다. 그 값에 대한 모든 것 – 숫자와 그 단위는 온도를 완전히 정의합니다. 물.
속도, 가속도 및 힘과 같은 벡터는 크기가 있지만방향, 방향에 대한 정보 없이는 완전하지 않습니다.
속도의 정의는 단순히 이동 한 거리의 변화율 또는 단위 시간당 이동 한 거리입니다. 따라서 누군가에게 10m / s를 운전하는 자동차에 대해 말하면 속도가 될 것입니다. 속도계에 표시되는 것이기 때문에 쉽게 기억할 수 있습니다 (비 -SI 장치 일지라도). 하지만 10m / s로 이동한다고하면오른쪽으로, 모션 방향에 대한 정보를 추가하고 자동차의 속도 인 벡터 양을 설명했습니다. 수학적 측면에서 속도는속도의 크기절대 값이 있습니다.
이 구별은 물체의 속도가 어떤 경우에도 계속 변할 수있는 가능성을 열어줍니다. 속도가 일정하므로 가속도 (다른 벡터 양 – 속도 변화율)를 가질 수 있습니다. 일정한 속도. 같은 자동차가 원형 레이스 코스를 15m / s의 일정한 속도로 주행한다고 생각해보십시오. 단위 시간당 커버하는 거리 (속도)는 변하지 않지만방향은 계속 변하고 있습니다, 그래서 그것은 일정한 속도를 갖지 않습니다.
속도, 속도 및 가속 방정식
속도와 속도의 정의 차이 속도의 방정식은 속도가 벡터 양이라는 암시 적 인식뿐만 아니라 두 방정식에 모두 나타납니다.
속도를 위해V, 정의는 단순히 거리디시간 간격 동안 이동티문제의:
v = \ frac {d} {t}
속도V, 기호가 굵게 표시됩니다 (또는 상단에 화살표와 함께 표시됨).V, 손으로 쓴 방정식에 유용함) 벡터임을 나타내며 변위와 관련이 있음을 나타냅니다.에스(1 차원, 2 차원 또는 3 차원에서 선택한 시작 위치에 대한 최종 위치를 설명하는 벡터) 변위가 발생한 시간 간격.
\ bm {v} = \ frac {\ bm {s}} {t}
순간 속도는 시간에 대한 변위의 미분으로 제공됩니다.
\ bm {v} = \ frac {\ text {d} \ bm {s}} {\ text {d} t}
속도 단위는 단순히 초당 미터 (m / s) 또는 시간당 킬로미터 (km / h)와 같이 시간 단위에 대한 거리 단위입니다.
가속ㅏ또 다른 벡터이고 속도 변화율로 정의됩니다.V시간과 관련하여 :
\ bm {a} = \ frac {\ text {d} \ bm {v}} {\ text {d} t}
반대 방향에 주목하는 것의 중요성
속도와 속도의 구별은 반대 방향과 속도와 가속과 같은 다른 벡터 간의 관계 때문에 중요합니다.
트랙 주위를 주행하는 자동차뿐만 아니라 2m / s의 일정한 속도로 주행하는 회전 목마 말도 있습니다. 원을 그리며 이동하기 때문에 선형 방향은 지속적으로 변하므로 속도는 끊임없이 변화하고 가속도를 가지고 있습니다 (원 운동의 경우 이것을 구심력이라고합니다. 가속).
또 다른 예는 속도와 속도 비교의 중요성을 보여줍니다. 속도 만 고려하면됩니다. 트랙에있는 두 개의 수레가 서로를 향해 돌진하고 충돌하도록 설정되어 있다고 상상해보십시오. 그들이 할 때, 그들 중 하나절대로 필요한 것방향 전환. 움직임의 방향과 움직임의 차이를 보여줄 수있는 공통 참조 프레임을 설정하지 않은 경우 속도 (즉, 속도의 차이),이 정보는 손실되며 충돌 상황이 분명하지도 않습니다. 강좌!
속도가 벡터 양이라는 사실은 속도를 더하는 과정에서 중요합니다. 둘 다 같은 방향이면 합산되지만 반대 방향이면 더합니다 (예 :엑스그리고-엑스) 결과는 뺄셈입니다. 예를 들어, 반대 방향으로 움직이는 여행자 (공항에서 흔히 볼 수있는 무빙 워크웨이)를 가로 지르는 볼링 공과 같은 물체의 순 속도를 찾으려면필요한 것공이 일정 시간 후에 앞뒤로 이동하는지 여부를 계산하기위한 각각에 대한 방향 정보.
이 경우에는 다음과 같이 하나의 속도를 정의합니다.엑스방향 (볼링 공의 움직임 방향)과 다른 방향 (여행자의 움직임)은-엑스방향, 그런 다음 벡터 수량을 더합니다. 실제로는 볼링 공이 반대 방향으로 움직이기 때문에 여행자의 속도를 볼링 공의 속도에서 빼는 것을 의미합니다.
평균 vs. 순간 속도
평균 속도와 순간 속도의 차이는 육상 트랙을 횡단하는 주자와 같이 모션이 선형이 아닐 때 (즉, 직선으로) 중요합니다. 주어진 순간에 그녀는순간 속도그녀의 속도와 방향입니다 (예: 정동쪽으로 7m / s). 하지만 그녀의 평균 속도는배수량전체 시간 간격 동안 그녀의 움직임은 예를 들어 60 초 동안 일어났습니다. 즉, 그녀가 원래 위치로 돌아가서 전체 400m 랩을 수행하면 총 변위는 0m이므로 평균 속도는 0m / s가됩니다.
그녀가평균 속도확실히 0m / s가 아니 었습니다. 이것은 그녀의 합계로 정의됩니다.거리일정 시간 동안 이동 했으므로 그녀가 400m 트랙을 60 초 동안 달렸다면 평균 속도는 400m / 60s = 6.67m / s가됩니다. 그녀순간 속도단순히 특정 순간의 속도입니다. 예를 들어 달리는 동영상을 일시 중지 한 경우 즉, 그 순간에 단위 시간당 이동 한 미터 수입니다. 순간.
이것은 선택한 측정에 얼마나주의해야하는지 보여줍니다. 순시 속도는 루프 (또는 비선형) 트랙의 평균 속도보다 훨씬 유용합니다. 그녀의 방향을 알 필요가없는 경우 순간 속도와 평균 속도를 모두 찾는 이점이 있습니다. 운동.