Jaka jest różnica między prędkością a przyspieszeniem?

Zarówno prędkość, jak i przyspieszenie opisują ruch, ale istnieje między nimi istotna różnica. Jeśli studiujesz fizykę na poziomie szkoły średniej lub college'u, zrozumienie różnic między nimi jest niezbędne. Zrozumienie, co oznacza prędkość, prowadzi do zrozumienia, co oznacza przyspieszenie, ponieważ podczas gdy prędkość jest szybkością zmiany pozycji, przyspieszenie jest szybkością zmiany prędkości. Jeśli podróżujesz w stałym tempie, masz prędkość, ale nie masz przyspieszenia, ale jeśli podróżujesz i twoje tempo się zmienia, masz prędkość i przyspieszenie.

TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)

Prędkość to tempo zmiany położenia względem czasu, podczas gdy przyspieszenie to tempo zmiany prędkości. Obie są wielkościami wektorowymi (a więc mają określony kierunek), ale jednostkami prędkości są metry na sekundę, a jednostkami przyspieszenia są metry na sekundę do kwadratu.

Tempo zmian Twojej pozycji w czasie określa Twoją prędkość. W języku potocznym prędkość oznacza to samo, co prędkość. Jednak w fizyce istnieje ważne rozróżnienie między tymi dwoma terminami. Prędkość jest wielkością „skalarną” i jest mierzona w jednostkach odległości/czasu, czyli w metrach na sekundę lub milach na godzinę. Prędkość jest wielkością „wektorową”, a więc ma zarówno wielkość (prędkość), jak i kierunek. Technicznie rzecz biorąc, powiedzenie, że podróżujesz z prędkością 5 metrów na sekundę, to prędkość, a powiedzenie, że podróżujesz z prędkością 5 metrów na sekundę w kierunku północnym, to prędkość, ponieważ ta druga ma również kierunek.

Wzór na prędkość to:

W języku rachunku różniczkowego można to dokładniej określić jako tempo zmian pozycji względem czasu i tak jest podane przez pochodną równania na pozycję względem czas.

Przyspieszenie to tempo zmian prędkości w czasie. Podobnie jak prędkość, jest to wielkość wektorowa, która ma zarówno kierunek, jak i wielkość. Wzrost prędkości jest powszechnie nazywany przyspieszeniem, podczas gdy spadek prędkości jest czasami określany jako spowolnienie. Technicznie, ponieważ prędkość obejmuje zarówno kierunek, jak i prędkość, zmiana kierunku przy stałej prędkości jest nadal uważana za przyspieszenie. Przyspieszenie można po prostu zdefiniować jako:

Przyspieszenie ma jednostki odległości/czasu do kwadratu – na przykład metry/sekundę².

W języku rachunku różniczkowego określa się to dokładniej jako tempo zmian prędkości z względem czasu, więc znajdujemy ją, biorąc pochodną z wyrażenia na prędkość względem czas. Alternatywnie możesz go znaleźć, biorąc drugą pochodną wyrażenia dla pozycji względem czasu.

Podróżowanie ze stałą prędkością oznacza, że ​​stale jedziesz z tą samą prędkością w tym samym kierunku. Jeśli masz stałą prędkość, oznacza to, że masz zerowe przyspieszenie. Możesz sobie to wyobrazić jako jazdę prostą drogą, ale utrzymywanie prędkościomierza na tej samej wartości.

Stałe przyspieszenie jest zupełnie inne. Jeśli podróżujesz ze stałym przyspieszeniem, Twoja prędkość zawsze się zmienia, ale co sekundę zmienia się o stałą wartość. Przyspieszenie grawitacyjne na Ziemi ma stałą wartość 9,8 m/s², więc możesz sobie to wyobrazić jak zrzucenie czegoś z wieżowca. Prędkość zaczyna się niska, ale wzrasta o 9,8 m/s z każdą sekundą spadania pod wpływem grawitacji.

Przyspieszenie, a nie prędkość, stanowi kluczową część drugiej zasady dynamiki Newtona. Równanie tofa​ = ​mama, gdziefaoznacza siłę,mjest masa izajest przyspieszenie. Ze względu na związek między prędkością a przyspieszeniem, możesz również zapisać to jakosiła = masa × szybkość zmian prędkości. Kluczową cechą jest tu jednak przyspieszenie, a nie prędkość.

Równanie pędu wykorzystuje prędkość zamiast przyspieszenia. Pęd top​ = ​mv, gdziepjest rozmach,mjest masa ivto prędkość. Zgodnie z drugim prawem Newtona przyspieszenie pomnożone przez masę daje siłę, podczas gdy prędkość pomnożona przez masę daje pęd. Ich definicje są różne, a to pokazuje, jak te różnice prowadzą w praktyce do odrębnych równań.