Alle som kjører bil er kjent med begrepet hastighet. Det er tallet på speedometeret som forteller deg hvor fort bilen går. I biler måles hastighet i miles per time (mph) eller kilometer per time (kph), men de enhetene fysikere bruker ofte for hastighet er meter per sekund (m / s). Du kan få en nøyaktig definisjon av hastighet ganske enkelt ved å undersøke disse enhetene. De er enheter avstand som er tilbakelagt (d) delt på tidsenheter (t), og det er i utgangspunktet definisjonen av hastighet (S). På matematikkspråket skriver du dette som
S = \ frac {d} {t}
Øyeblikkelig og gjennomsnittlig hastighet
Hastighetsmåleren i bilen din forteller deg hvor langt du kommer i løpet av en time hvis du holder konstant hastighet, men sjåfører gjør sjelden det. I en typisk kjøretid endres hastigheten som registreres av speedometeret konstant, og den faktiske avstanden du kjører på en time er et gjennomsnitt av alle disse hastighetene. Den totale distansen du reiser i en tidsenhet, for eksempel en time, er din gjennomsnittlige hastighet (Sav):
S_ {av} = \ frac {\ text {total distanse}} {\ text {total tid}}
Hastigheten som vises på speedometeret er din øyeblikkelige hastighet (SJeg). Fysikere uttrykker øyeblikkelig hastighet ved å definere den som endring i posisjon (x) mellom to tidsintervaller, t1 og T2 og la tidsintervallet nærme seg null.
S_1 = \ frac {x_2-x_1} {t_2-t_1} = \ frac {\ Delta x} {\ Delta t}
Hvis du lar approacht nærme seg null, får du et matematisk uttrykk kjent som et derivat, som etter konvensjonen skrives dx / dt. For fysikere er det mest nøyaktige uttrykket for øyeblikkelig hastighet
S_1 = \ frac {dx} {dt}
Hastighet og hastighet
Folk bruker ofte ordene hastighet og hastighet om hverandre, men de betyr ikke det samme. Hastighet er en vektormengde, noe som betyr at den har en retningsbestemt komponent, mens hastighet er en skalar størrelse som ikke tar hensyn til retning.
For å se hvorfor retning er viktig, bør du vurdere forskjellen i tid det tar å kjøre mellom to punkter på en rett og en svingete vei. Hvis veien er rett, kan du gjennomsnittlig alle øyeblikkelige hastigheter registrert av speedometeret og få samme gjennomsnittshastighet som du ville ved å dele den totale distansen med den totale tiden. Hvis det er vind, vil imidlertid disse to tallene være forskjellige. Dette er fordi retningskomponenten av hastigheten mot destinasjonen minker hver gang veien svinger mot venstre eller høyre.
Hastighet betegnes noen ganger med bokstaven v med en pil over den for å indikere at det er en vektormengde, men pilen er egentlig ikke nødvendig. Per definisjon har hastighet en retningskomponent.
Roterende hastighet
Når et objekt roterer, er rotasjonshastigheten antallet fullstendige omdreininger det gjør i løpet av en tidsenhet. De vanligste enhetene er omdreininger per minutt (rpm). Poeng i en roterende disk har en hastighet fremover som stadig endrer retning. Den tangentielle hastigheten er fremoverhastigheten til et gitt øyeblikk, og den påvirkes av den radiale avstanden fra rotasjonssenteret. Poeng lenger fra sentrum beveger seg raskere enn punkter nærmere sentrum. Du beregner tangensialhastigheten til et punkt på en roterende disk ved hjelp av uttrykket:
S_ {tangential} = \ text {rotasjonshastighet} \ times \ text {radial avstand}