ความเร็วและความเร่งอธิบายการเคลื่อนไหว แต่มีความแตกต่างที่สำคัญระหว่างทั้งสอง หากคุณกำลังเรียนฟิสิกส์ในระดับมัธยมปลายหรือระดับวิทยาลัย การเข้าใจความแตกต่างระหว่างสิ่งเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญ การเข้าใจความหมายของความเร็วนำไปสู่ความเข้าใจว่าความเร่งหมายถึงอะไร เพราะในขณะที่ความเร็วคืออัตราการเปลี่ยนแปลงของตำแหน่ง ความเร่งคืออัตราการเปลี่ยนแปลงของความเร็ว หากคุณกำลังเดินทางด้วยความเร็วคงที่ คุณมีความเร็วแต่ไม่มีความเร่ง แต่ถ้าคุณเดินทางและความเร็วของคุณเปลี่ยนไป แสดงว่าคุณมีความเร็วและความเร่ง
ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)
ความเร็วคืออัตราการเปลี่ยนแปลงของตำแหน่งตามเวลา ในขณะที่ความเร่งคืออัตราการเปลี่ยนแปลงของความเร็ว ทั้งสองเป็นปริมาณเวกเตอร์ (และมีทิศทางที่กำหนดด้วย) แต่หน่วยความเร็วเป็นเมตรต่อวินาทีในขณะที่หน่วยความเร่งเป็นเมตรต่อวินาทีกำลังสอง
ความเร็วคืออะไร?
อัตราการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของคุณพร้อมเวลาจะกำหนดความเร็วของคุณ ในภาษาในชีวิตประจำวัน ความเร็ว หมายถึงสิ่งเดียวกับความเร็ว อย่างไรก็ตาม ในวิชาฟิสิกส์ มีความแตกต่างที่สำคัญระหว่างคำสองคำนี้ ความเร็วเป็นปริมาณ "สเกลาร์" และวัดเป็นหน่วยของระยะทาง/เวลา ดังนั้นในหน่วยเมตรต่อวินาทีหรือไมล์ต่อชั่วโมง ความเร็วเป็นปริมาณ "เวกเตอร์" ดังนั้นจึงมีทั้งขนาด (ความเร็ว) และทิศทาง ในทางเทคนิค การบอกว่าคุณกำลังเดินทางด้วยความเร็ว 5 เมตรต่อวินาทีเป็นความเร็ว และบอกว่าคุณกำลังเดินทางด้วยความเร็ว 5 เมตรต่อวินาทีไปทางทิศเหนือเป็นความเร็ว เพราะทางหลังก็มีทิศทางเช่นกัน
สูตรความเร็วคือ:
\text{velocity}=\frac{\text{ระยะทางเดินทาง}}{\text{เวลาที่ใช้}}
ในภาษาแคลคูลัสสามารถกำหนดได้อย่างแม่นยำมากขึ้นเป็นอัตราการเปลี่ยนแปลงตำแหน่ง เทียบกับเวลาและให้มาโดยอนุพันธ์ของสมการตำแหน่งเทียบกับ เวลา.
การเร่งความเร็วคืออะไร?
ความเร่งคืออัตราการเปลี่ยนแปลงของความเร็วตามเวลา เช่นเดียวกับความเร็ว นี่คือปริมาณเวกเตอร์ที่มีทิศทางและขนาด การเพิ่มความเร็วมักเรียกว่าความเร่งในขณะที่ความเร็วที่ลดลงบางครั้งเรียกว่าการชะลอตัว ในทางเทคนิคแล้ว เนื่องจากความเร็วรวมถึงทิศทางและความเร็วด้วย การเปลี่ยนแปลงทิศทางที่ความเร็วคงที่ยังคงถือเป็นความเร่ง การเร่งความเร็วสามารถกำหนดได้ง่ายๆดังนี้:
\text{acceleration}=\frac{\text{change in velocity}}{\text{เวลาที่ใช้ในการเปลี่ยนความเร็ว}}
ความเร่งมีหน่วยของระยะทาง/เวลายกกำลังสอง ตัวอย่างเช่น เมตร/วินาที2.
ในภาษาของแคลคูลัส ให้นิยามได้แม่นยำกว่าเป็นอัตราการเปลี่ยนแปลงของความเร็วด้วย เทียบกับเวลาจึงหาได้โดยหาอนุพันธ์ของนิพจน์สำหรับความเร็วเทียบกับ เวลา. อีกทางหนึ่ง คุณสามารถค้นหาได้โดยการหาอนุพันธ์อันดับสองของนิพจน์สำหรับตำแหน่งเทียบกับเวลา
การเร่งความเร็วคงที่เทียบกับ ความเร็วคงที่
การเดินทางด้วยความเร็วคงที่หมายความว่าคุณกำลังเดินทางด้วยความเร็วเท่ากันในทิศทางเดียวกันอย่างต่อเนื่อง หากคุณมีความเร็วคงที่ แสดงว่าคุณมีความเร่งเป็นศูนย์ คุณสามารถจินตนาการได้ว่านี่เป็นการขับรถไปตามถนนเส้นตรง แต่ยังคงมาตรวัดความเร็วของคุณไว้ที่ค่าเดิม
ความเร่งคงที่นั้นแตกต่างกันมาก หากคุณเดินทางด้วยความเร่งคงที่ ความเร็วของคุณจะเปลี่ยนไปเสมอ แต่จะเปลี่ยนแปลงตามปริมาณที่สม่ำเสมอในแต่ละวินาที ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลกมีค่าคงที่ 9.8 m/s2คุณจึงสามารถจินตนาการได้ว่าสิ่งนี้เหมือนทำของหล่นจากตึกระฟ้า ความเร็วเริ่มต่ำ แต่เพิ่มขึ้น 9.8 m/s ทุกวินาทีที่ตกอยู่ภายใต้แรงโน้มถ่วง
ความเร่งและกฎข้อที่สองของนิวตัน
ความเร่งแทนที่จะเป็นความเร็วเป็นส่วนสำคัญของกฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตัน สมการคือF = หม่าที่ไหนFย่อมาจากกำลังมคือมวล และคืออัตราเร่ง เนื่องจากความเชื่อมโยงระหว่างความเร็วและความเร่ง คุณจึงสามารถเขียนสิ่งนี้เป็นแรง = มวล × อัตราการเปลี่ยนแปลงของความเร็วve. อย่างไรก็ตาม ความเร่งเป็นคุณลักษณะสำคัญที่นี่ ไม่ใช่ความเร็ว
ความเร็วและโมเมนตัม
สมการโมเมนตัมใช้ความเร็วแทนความเร่ง โมเมนตัมคือพี = mvที่ไหนพีคือโมเมนตัมมคือมวล และวีคือความเร็ว ในกฎข้อที่สองของนิวตัน ความเร่งคูณด้วยมวลทำให้เกิดแรง ในขณะที่ความเร็วคูณด้วยมวล จะทำให้เกิดโมเมนตัม คำจำกัดความของพวกเขาแตกต่างกัน และสิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าความแตกต่างเหล่านั้นนำไปสู่สมการที่แตกต่างกันในทางปฏิบัติอย่างไร