Брзина у односу на брзину: у чему је разлика и зашто је то важно (са примерима)

У свакодневном језику брзина и брзина се третирају као да значе потпуно исто. Ако бисте чули да неко коментарише да је „брзина аутомобила 25 миља на сат“, не бисте померили оком. Али у физици тај свакодневни коментар о брзини објекта садржи критичну грешку.

Ако бисте написали 25 миља на сат (или 11 метара у секунди) као одговор на питање које вас је питало забрзина, погрешили бисте. Али ако вас је то исто питање питало забрзинааутомобила, били бисте у праву. Зашто?

Разумевање разлике између брзине објекта и његове брзине говори вам одговор, поставља вас за будуће проблеме који укључују кружно кретање и упознаје вас са важним концептом од авектоска величина​.

ТЛ; ДР (предуго; Нисам прочитао)

Брзина је скаларна величина (само која има величину), али брзина је векторска величина (са величином и правцем). Брзина је брзинаса правцем​.

Кључна разлика између брзине и брзине је та што је брзина аскаларна количинаа брзина је авектоска величина​.

Скаларне величине су ствари попут температуре, притиска и енергије, које се у потпуности описују њиховом „величином“ или

Вектори, попут брзине, убрзања и силе, имају величину, али имају иправац, и без информација о правцу, нису комплетни.

Дефиниција брзине је једноставно стопа промене пређеног пута или пређеног пута у јединици времена. Дакле, ако сте некоме рекли за аутомобил који вози 10 м / с, то би била брзина, и то се лако можете сетити, јер би то било оно што се показало на брзиномеру (мада вероватно у јединици која није СИ). Међутим, ако кажете да се креће брзином од 10 м / сдесно, додали сте информације о правцу кретања и описали векторску величину која представља брзину аутомобила. У математичком смислу, брзина јевеличина брзинеи има апсолутну вредност.

Ова разлика отвара могућност да се брзина објекта може стално мењати чак и када има константне брзине, и тако можете имати убрзање (друга векторска величина - брзина промене брзине) упркос а Константа брзина. Узмите у обзир да се исти аутомобил вози константном брзином од 15 м / с око кружне тркачке стазе. Количина удаљености коју пређе у јединици времена (његова брзина) се не мења, алиправац се континуирано мења, тако да нема константну брзину.

Разлика у дефиницији брзине вс. брзина се показује у једначинама за обе, као и имплицитно признање да је брзина векторска величина.

За брзинув, дефиниција је једноставно удаљеностдпутовао кроз временски интервалту питању:

За брзину​в​, симбол је подебљан (или приказан стрелицом изнад врхав, корисно у ручно написаним једначинама) да означи да је вектор и да повезује померање​с​(вектор који описује коначну локацију у односу на изабрану почетну локацију, у једној, две или три димензије) на интервал времена у коме се десило померање.

Тренутна брзина дата је дериватом померања с обзиром на време:

Јединица брзине је једноставно јединица удаљености током јединице времена, као што су метри у секунди (м / с) или километри на сат (км / х).

Убрзање​а​је још један вектор и дефинисан је као брзина промене брзине​в​с обзиром на време:

Разлика између брзине и брзине је важна због ствари попут супротних праваца и односа између брзине и других вектора попут убрзања.

Као и аутомобили који се возе око стазе, још један пример је и коњ вртуљак који путује константном брзином од 2 м / с. Будући да путује у кругу, његов линеарни правац се непрекидно мења, а самим тим и брзина стално се мења и има убрзање (за кружно кретање то се назива центрипетално убрзање).

Други пример показује важност гледања на брзину насупрот једноставно узимајући у обзир брзину. Замислите да два колица на стази јуре једни према другима и да се сударе. Кад то учине, један од њихморапроменити правац. Ако не поставите заједнички референтни оквир који вам омогућава да покажете разлику у смеру кретања као и њихов брзине (тј. разлика у брзини), ове информације ће се изгубити - и чак не би било јасно да су биле у судару наравно!

Чињеница да је брзина векторска величина пресудна је за процес сабирања брзина - ако су обоје у истом смеру, збрајају се, али ако су у супротним смеровима (рецимо,Икси -Икс) резултат је одузимање. Да бисте пронашли нето брзину објекта - на пример, куглу за куглање која се котрља преко травелатора (покретне стазе које се често налазе на аеродромима) која се креће у супротном смеру -требатиинформације о правцу за израчунавање да ли ће се лопта на крају кретати напред или назад након одређеног временског периода.

У овом случају бисте дефинисали једну брзину као уИксправац (рецимо, правац кретања лопте за куглање) и други (кретање путника) као у-Иксправца, затим додајте векторске величине, што би у пракси значило одузимање брзине травелатора од брзине куглачке кугле јер се крећу у супротним смеровима.

Разлика између просечне и тренутне брзине је пресудна када кретање није линеарно (тј. У правој линији), као што је тркач који вози атлетску стазу. У сваком тренутку, онаТренутна брзинаје њена брзина и смер у којем путује у то тачно време, на пример, 7 м / с према истоку. Али њена просечна брзина је њен укупанпремештајтоком целог временског интервала њено кретање се одвијало, рецимо, за 60 секунди. То значи да ако пређе комплетних 400 метара круга, враћајући се на првобитно место, њено укупно померање је 0 м, тако да би њена просечна брзина била 0 м / с.

Ово делује апсурдно јер је очигледно да онапросек​ ​брзинадефинитивно није било 0 м / с. Ово је дефинисано као њен укупан износудаљеностпутовала током временског периода, па ако би трчала стазу од 400 метара за 60 секунди, њена просечна брзина би била 400 м / 60 с = 6,67 м / с. Њенојтренутна брзинаје једноставно њена брзина у одређеном тренутку - на пример, ако сте паузирали видео снимке њеног трчања, њене брзине у том тачном тренутку - другим речима, број метара који је тада путовала по јединици времена тренутак.

Ово показује колико пажљив треба да будете са мером коју одаберете. Тренутна брзина је много кориснија од просечне брзине на петљи (или било којем нелинеарном) колосеку, док је проналажење тренутне и просечне брзине има користи ако не треба да знате њен смер кретање.