Günlük dilde hız ve hız, tamamen aynı anlama geliyormuş gibi ele alınır. Birinin “arabanın hızı saatte 25 mil” diye yorum yaptığını duyduysanız, gözünüzü kırpmazsınız. Ancak fizikte, bir nesnenin hızı hakkında her gün yapılan yorum kritik bir hata içerir.
Sizden bir soru soran bir soruya yanıt olarak saatte 25 mil (veya saniyede 11 metre) yazacak olsaydınız,hız, yanılmış olursun. Ama eğer aynı soru sizdenhızarabanın, haklısın. Neden?
Bir cismin hızı ile hızı arasındaki farkı anlamak size cevabı söyler, sizi dairesel hareket içeren gelecekteki problemler için hazırlar ve sizi önemli konseptle tanıştırır birvektör miktarı.
TL; DR (Çok Uzun; Okumadım)
Hız, skaler bir niceliktir (yalnızca bir büyüklüğe sahip), ancak hız bir vektör niceliğidir (büyüklüğü ve yönü olan). hız hızdırbir yön ile.
Hız vs. hız
Hız ve hız arasındaki temel fark, hızın birskaler miktarve hız birvektör miktarı.
Skaler nicelikler, sıcaklık, basınç ve enerji gibi tamamen "boyutları" veyabüyüklük. Yani bir suyun sıcaklığı 20 santigrat derece ise, söylemek için daha fazla bilgiye ihtiyacınız yok. bu değerle ilgili her şey - sayı ve birimi, sıcaklığın sıcaklığını tamamen tanımlar. Su.
Hız, ivme ve kuvvet gibi vektörlerin bir büyüklüğü vardır ama aynı zamandayön, ve yön hakkında bilgi olmadan tamamlanmazlar.
Hızın tanımı, basitçe kat edilen mesafenin değişim oranı veya birim zaman başına kat edilen mesafedir. Yani birine 10 m/s hızla giden bir arabadan bahsetseydiniz, bu bir hız olurdu ve bunu kolayca hatırlayabilirsiniz çünkü bu bir hız göstergesinde gösterilen şey olurdu (muhtemelen SI olmayan bir birimde). Ancak 10 m/s hızla hareket ettiğini söylersenizSağa, hareketin yönü hakkında bilgi eklediniz ve arabanın hızı olan vektör miktarını tanımladınız. Matematiksel olarak hız,hızın büyüklüğüve mutlak değeri vardır.
Bu ayrım, bir cismin hızının, bir cismin hızı olduğunda bile sürekli değişebileceği olasılığını açar. sabit hız ve böylece bir hıza rağmen ivmeye (başka bir vektör miktarı - hız değişim oranı) sahip olabilirsiniz. sabit hız. Aynı arabanın dairesel bir yarış parkurunda 15 m/s sabit hızla gittiğini düşünün. Birim zamanda kat ettiği mesafe (hızı) değişmiyor, ancakyön sürekli değişiyoryani sabit bir hızı yoktur.
Hız, Sürat ve İvme Denklemleri
Hız ve hız tanımındaki fark hızın değeri, her ikisi için denklemlerde ve hızın bir vektör miktarı olduğunun örtük olarak tanınmasında ortaya çıkar.
Hız içinv, tanım sadece mesafedirdzaman aralığında seyahat ettitsöz konusu:
v=\frac{d}{t}
hız içinv, sembol kalındır (veya üst kısımda bir okla gösterilir)v, elle yazılmış denklemlerde yararlıdır) bunun bir vektör olduğunu ve yer değiştirmeyi ilişkilendirdiğini belirtmek içins(seçilen bir başlangıç konumuna göre bir, iki veya üç boyutta son konumu tanımlayan bir vektör) yer değiştirmenin gerçekleştiği zaman aralığına.
\bm{v}=\frac{\bm{s}}{t}
Anlık hız, yer değiştirmenin zamana göre türevi ile verilir:
\bm{v}=\frac{\text{d}\bm{s}}{\text{d}t}
Hız birimi, saniye başına metre (m/s) veya saatte kilometre (km/s) gibi bir zaman birimindeki mesafe birimidir.
Hızlanmabirbaşka bir vektördür ve hızın değişim oranı olarak tanımlanırvzamana göre:
\bm{a}=\frac{\text{d}\bm{v}}{\text{d}t}
Zıt Yönleri Not Etmenin Önemi
Hız ve hız arasındaki ayrım, zıt yönler gibi şeyler ve hız ile ivme gibi diğer vektörler arasındaki ilişki nedeniyle önemlidir.
Bir pistte giden arabaların yanı sıra, bir başka örnek de 2 m/s sabit hızla hareket eden bir atlıkarıncadır. Bir daire içinde hareket ettiği için doğrusal yönü sürekli değişmektedir ve bu nedenle hızı sürekli değişiyor ve bir ivmesi var (dairesel hareket için buna merkezcil denir hızlanma).
Başka bir örnek, hıza karşı hıza bakmanın önemini gösterir. sadece hızı göz önünde bulundurarak. Bir yolda iki arabanın birbirine doğru hızla çarptığını ve çarpışmaya hazır olduğunu hayal edin. Yaptıklarında, onlardan birizorunluYönü değiştir. Hareket yönündeki farkı göstermenize izin veren ortak bir referans çerçevesi oluşturmazsanız, hızları (yani hız farkı), bu bilgi kaybolacak - ve çarpışmada oldukları bile belli olmayacaktı elbette!
Hızın bir vektör miktarı olması, hızları toplama süreci için çok önemlidir. ikisi de aynı yöndeyse toplanırlar, ancak zıt yönlerdeyseler (örneğin,xve -x) sonuç bir çıkarmadır. Bir cismin net hızını bulmak için - örneğin, ters yönde hareket eden bir gezgin (genellikle havaalanlarında bulunan hareketli yürüyüş yolları) üzerinde yuvarlanan bir bowling topu -ihtiyaçtopun bir süre sonra ileri mi yoksa geri mi hareket edeceğini hesaplamak için her biri hakkında yön bilgisi.
Bu durumda, aşağıdaki gibi bir hız tanımlarsınız:xyön (örneğin bowling topunun hareket yönü) ve diğeri (yürüyücünün hareketi)-xsonra vektör miktarlarını ekleyin; bu, pratikte, zıt yönlerde hareket ettikleri için, bowling topunun hızından travelatörün hızının çıkarılması anlamına gelir.
Ortalama vs. Ani hız
Ortalama ve anlık hız arasındaki fark, hareket lineer olmadığında (yani düz bir çizgide), örneğin bir atletizm pistini geçen bir koşucu gibi çok önemlidir. Herhangi bir anda, onaani hızhızı ve tam o sırada gittiği yön, örneğin doğuya doğru 7 m/s. Ama ortalama hızı onun toplamıdır.yer değiştirmetüm zaman aralığı boyunca hareketi, diyelim ki 60 saniye içinde gerçekleşti. Bu, 400 metrelik bir turu tamamlayarak orijinal konumuna dönerse, toplam yer değiştirmesinin 0 m olduğu ve dolayısıyla ortalama hızının 0 m/sn olacağı anlamına gelir.
Bu saçma görünüyor çünkü onunortalama hızkesinlikle 0 m/s değildi. Bu onun toplamı olarak tanımlanırmesafe400 metrelik pisti 60 saniyede koşarsa, ortalama hızı 400 m / 60 s = 6.67 m/s olacaktır. Onaanlık hızsadece belirli bir andaki hızıdır - örneğin, koşusunun bir videosunu duraklattıysanız, hızı tam o anda - başka bir deyişle, o anda birim zamanda kat ettiği metre sayısı an.
Bu, seçtiğiniz ölçüye ne kadar dikkat etmeniz gerektiğini gösterir. Anlık hız, döngülü (veya herhangi bir doğrusal olmayan) iz üzerinde ortalama hızdan çok daha kullanışlıdır. yönünü bilmeniz gerekmiyorsa, hem anlık hem de ortalama hızı bulmanın faydaları vardır. hareket.
