Každý, kto vedie auto, je oboznámený s pojmom rýchlosť. Je to číslo na tachometri, ktoré vám hovorí, ako rýchlo auto ide. V automobiloch sa rýchlosť meria v míľach za hodinu (mph) alebo kilometroch za hodinu (km / h), ale jednotky, ktoré fyzici pre rýchlosť používajú najčastejšie, sú metre za sekundu (m / s). Presnú definíciu rýchlosti môžete získať jednoduchým preskúmaním týchto jednotiek. Sú to jednotky prejdenej vzdialenosti (d) delené jednotkami času (t), a to je v podstate definícia rýchlosti (S). V jazyku matematiky to napíšete ako
S = \ frac {d} {t}
Okamžitá a priemerná rýchlosť
Rýchlomer v aute vám povie, ako ďaleko prejdete za hodinu, ak udržujete konštantnú rýchlosť, vodiči to však robia málokedy. Za typickú hodinu jazdy sa rýchlosť zaznamenávaná rýchlomerom neustále mení a skutočná vzdialenosť, ktorú prejdete za hodinu, je priemerom všetkých týchto rýchlostí. Celková vzdialenosť, ktorú prejdete za jednotku času, napríklad za hodinu, je vaša priemerná rýchlosť (Sav):
S_ {av} = \ frac {\ text {celková vzdialenosť}} {\ text {celkový čas}}
Rýchlosť zobrazená na rýchlomeri je vaša okamžitá rýchlosť (SJa). Fyzici okamžitú rýchlosť vyjadrujú tak, že ju definujú ako zmenu polohy (x) medzi dvoma časovými intervalmi, t1 a t2 a nechať časový interval priblížiť sa k nule.
S_1 = \ frac {x_2-x_1} {t_2-t_1} = \ frac {\ Delta x} {\ Delta t}
Ak necháte approacht priblížiť sa k nule, získate matematický výraz známy ako derivácia, ktorý sa konvenčne píše dx / dt. Pre fyzikov je najpresnejší výraz okamžitej rýchlosti
S_1 = \ frac {dx} {dt}
Rýchlosť a rýchlosť
Ľudia často používajú slová rýchlosť a rýchlosť zameniteľné, ale neznamenajú to isté. Rýchlosť je vektorová veličina, čo znamená, že má smerovú zložku, zatiaľ čo rýchlosť je skalárna veličina, ktorá nezohľadňuje smer.
Ak chcete zistiť, prečo je smer dôležitý, zvážte časový rozdiel, ktorý trvá jazda medzi dvoma bodmi na rovnej ceste a kľukatou cestou. Ak je cesta rovná, môžete priemerovať všetky okamžité rýchlosti zaznamenané rýchlomerom a získať rovnakú priemernú rýchlosť, ako keby ste vydelili celkovú vzdialenosť celkovým časom. Ak je cesta veterná, tieto dve čísla sa budú líšiť. Je to preto, že smerová zložka rýchlosti smerom k cieľu sa znižuje zakaždým, keď sa cesta otočí doľava alebo doprava.
Rýchlosť sa niekedy označuje písmenom v so šípkou nad ním, čo znamená, že ide o vektorovú veličinu, ale šípka nie je skutočne nevyhnutná. Podľa definície má rýchlosť smerovú zložku.
Rýchlosť otáčania
Keď sa objekt otáča, rýchlosť otáčania je počet úplných otáčok, ktoré urobí za jednotku času. Najbežnejšie jednotky sú otáčky za minútu (ot / min). Body v rotujúcom disku majú rýchlosť dopredu, ktorá neustále mení smer. Tangenciálna rýchlosť je rýchlosť vpred v danom okamihu a je ovplyvnená radiálnou vzdialenosťou od stredu rotácie. Body ďalej od stredu sa pohybujú rýchlejšie ako body bližšie k stredu. Tangenciálnu rýchlosť bodu na rotujúcom disku vypočítate pomocou výrazu:
S_ {tangenciálne} = \ text {rýchlosť otáčania} \ krát \ text {radiálna vzdialenosť}