Каждый, кто водит машину, знаком с понятием скорости. Это число на спидометре, которое говорит вам, насколько быстро едет машина. В автомобилях скорость измеряется в милях в час (миль / ч) или километрах в час (км / ч), но физики чаще всего используют единицы измерения скорости - метры в секунду (м / с). Вы можете получить точное определение скорости, просто изучив эти единицы. Это единицы пройденного расстояния (d), деленные на единицы времени (t), и это в основном определение скорости (S). На языке математики вы пишете это как
S = \ frac {d} {t}
Мгновенная и средняя скорость
Спидометр в вашей машине показывает, сколько вы уедете за час, если поддерживаете постоянную скорость, но водители делают это редко. В течение обычного часа езды скорость, регистрируемая спидометром, постоянно меняется, а фактическое расстояние, которое вы преодолеете за час, является средним для всех этих скоростей. Общее расстояние, которое вы преодолеете за единицу времени, например час, и есть ваша средняя скорость (Sсредний):
S_ {av} = \ frac {\ text {общее расстояние}} {\ text {общее время}}
Скорость, отображаемая на спидометре, - это ваша мгновенная скорость (Sя). Физики выражают мгновенную скорость, определяя ее как изменение положения (x) между двумя интервалами времени t1 и т2 и позволяя временному интервалу приближаться к нулю.
S_1 = \ frac {x_2-x_1} {t_2-t_1} = \ frac {\ Delta x} {\ Delta t}
Если вы позволите ∆t приблизиться к нулю, вы получите математическое выражение, известное как производная, которое по соглашению записывается как dx / dt. Для физиков наиболее точным выражением мгновенной скорости является
S_1 = \ frac {dx} {dt}
Скорость и скорость
Люди часто используют слова скорость и скорость как синонимы, но они означают не одно и то же. Скорость - это векторная величина, что означает, что она имеет направленный компонент, тогда как скорость - это скалярная величина, которая не принимает во внимание направление.
Чтобы понять, почему направление важно, примите во внимание разницу во времени, которое требуется, чтобы проехать между двумя точками по прямой и извилистой дороге. Если дорога прямая, вы можете усреднить все мгновенные скорости, записанные спидометром, и получить такую же среднюю скорость, как если бы вы делили общее расстояние на общее время. Однако, если дорога ветреная, эти два числа будут разными. Это связано с тем, что направленная составляющая скорости к пункту назначения уменьшается каждый раз, когда дорога поворачивает влево или вправо.
Скорость иногда обозначается буквой v со стрелкой над ней, чтобы обозначить, что это векторная величина, но стрелка на самом деле не нужна. По определению, скорость имеет направленную составляющую.
Скорость вращения
Когда объект вращается, скорость вращения - это количество полных оборотов, которые он совершает за единицу времени. Наиболее распространенными единицами измерения являются обороты в минуту (об / мин). Точки во вращающемся диске имеют прямую скорость, которая постоянно меняет направление. Тангенциальная скорость - это скорость поступательного движения в любой момент времени, на которую влияет радиальное расстояние от центра вращения. Точки дальше от центра перемещаются быстрее, чем точки ближе к центру. Вы вычисляете тангенциальную скорость точки на вращающемся диске, используя выражение:
S_ {тангенциальный} = \ text {скорость вращения} \ times \ text {радиальное расстояние}