Скорость

редактировать
Величина скорости

Скорость
Mersan.JPG Скорость можно представить как скорость, с которой объект преодолевает расстояние. Быстро движущийся объект имеет высокую скорость и преодолевает относительно большое расстояние за заданный промежуток времени, в то время как медленно движущийся объект преодолевает относительно небольшое расстояние за тот же промежуток времени.
Общие символыv
Единица СИ м / с, мс
Размер LT

В повседневном использовании и в кинематике скорость объекта равна величине об изменении своего положения ; таким образом, это скалярная величина. средняя скорость объекта в интервале времени - это расстояние, пройденное объектом, деленное на длительность интервала; мгновенная скорость - это предел средней скорости, поскольку длительность временного интервала приближается к нулю.

Скорость имеет размер расстояния, разделенного на время. единица измерения скорости в системе СИ - это метр в секунду, но наиболее распространенной единицей скорости в повседневном использовании является километр в час или, в США и США. Великобритания, миль в час. Для воздушных и морских путешествий обычно используется узел .

Наибольшая возможная скорость, с которой может перемещаться энергия или информация, согласно специальной теории относительности, - это скорость света в вакууме c = 299792458 метров в секунду ( приблизительно 1079000000 км / ч или 671000000 миль / ч). Материя не может достичь скорости света, так как для этого потребуется бесконечное количество энергии. В физике относительности концепция скорости заменяет классическое представление о скорости.

Содержание

  • 1 Определение
    • 1.1 Историческое определение
    • 1.2 Мгновенная скорость
    • 1.3 Средняя скорость
    • 1.4 Разница между скоростью и скоростью
    • 1,5 Тангенциальная скорость
  • 2 единицы
  • 3 Примеры различных скоростей
  • 4 Психология
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки

Определение

Историческое определение

Итальянский физик Галилео Галилей Обычно считается, что он первым измерил скорость, учитывая пройденное расстояние и время, которое на это уходит. Галилей определил скорость как расстояние, пройденное за единицу времени. В форме уравнения, то есть

v = dt, {\ displaystyle v = {\ frac {d} {t}},}v = {\ frac {d} {t}},

, где v {\ displaystyle v}v- скорость, d {\ displaystyle d}d - расстояние, а t {\ displaystyle t}t - время. Велосипедист, который преодолевает 30 метров за 2 секунды, например, имеет скорость 15 метров в секунду. Движущиеся объекты часто имеют разную скорость (автомобиль может двигаться по улице со скоростью 50 км / ч, замедляться до 0 км / ч, а затем развивать скорость до 30 км / ч).

Мгновенная скорость

Скорость в определенный момент или предполагаемая постоянная в течение очень короткого периода времени, называется мгновенной скоростью. Взглянув на спидометр, можно в любой момент узнать мгновенную скорость автомобиля. Автомобиль, движущийся со скоростью 50 км / ч, обычно движется с постоянной скоростью менее одного часа, но если бы он действительно ехал с такой скоростью в течение целого часа, он бы проехал 50 км. Если автомобиль продолжит движение с такой скоростью в течение получаса, он преодолеет половину этого расстояния (25 км). Если бы он продолжался всего одну минуту, он бы преодолел около 833 м.

В математических терминах мгновенная скорость v {\ displaystyle v}vопределяется как величина мгновенной скорости v {\ displaystyle {\ boldsymbol {v}}}{\ boldsymbol {v}} , то есть производная позиции r {\ displaystyle {\ boldsymbol {r}}}{\ boldsymbol {r}} относительно времени :

v = | v | = | r ˙ | = | д р д т |. {\ displaystyle v = \ left | {\ boldsymbol {v}} \ right | = \ left | {\ dot {\ boldsymbol {r}}} \ right | = \ left | {\ frac {d {\ boldsymbol {r) }}} {dt}} \ right | \,.}v = \ left | {\ boldsymbol v} \ right | = \ left | {\ dot {{\ boldsymbol r}}} \ right | = \ left | {\ frac {d {\ boldsymbol r}} {dt}} \ right | \,.

Если s {\ displaystyle s}s - длина пути (также известного как расстояние), пройденного до времени t {\ displaystyle t}t , скорость равна производной по времени от s {\ displaystyle s}s :

v = dsdt. {\ displaystyle v = {\ frac {ds} {dt}}.}v = {\ frac {ds} {dt}}.

В особом случае, когда скорость постоянна (т. е. постоянная скорость по прямой), это можно упростить до v знак равно s / t {\ displaystyle v = s / t}v = s / t . Средняя скорость за конечный интервал времени - это общее пройденное расстояние, деленное на продолжительность.

Средняя скорость

В отличие от мгновенной скорости, средняя скорость определяется как общее пройденное расстояние, деленное на временной интервал. Например, если расстояние в 80 километров преодолевается за 1 час, средняя скорость составляет 80 километров в час. Аналогичным образом, если за 4 часа преодолевается 320 километров, средняя скорость также составляет 80 километров в час. Если расстояние в километрах (км) разделить на время в часах (ч), результат будет в километрах в час (км / ч).

Средняя скорость не описывает изменения скорости, которые могли иметь место в течение более коротких интервалов времени (поскольку это полное пройденное расстояние, деленное на общее время поездки), поэтому средняя скорость часто сильно отличается от значение мгновенной скорости. Если средняя скорость и время в пути известны, пройденное расстояние можно вычислить, изменив определение на

d = v ¯ t. {\ displaystyle d = {\ boldsymbol {\ bar {v}}} t \,.}d = {\ boldsymbol {{\ bar {v}}}} t \,.

Используя это уравнение для средней скорости 80 километров в час за 4-часовую поездку, найденное расстояние составляет 320 километров.

Выраженный графическим языком, наклон касательной линии в любой точке графика расстояние-время представляет собой мгновенную скорость в этой точке, в то время как наклон линия хорды на том же графике - это средняя скорость в течение интервала времени, охватываемого хордой. Средняя скорость объекта составляет Vav = s ÷ t

Разница между скоростью и скоростью

Скорость указывает только на то, насколько быстро движется объект, тогда как скорость описывает как быстро и в каком направлении движется объект. Если говорят, что автомобиль движется со скоростью 60 км / ч, то указывается его скорость. Однако, если говорят, что автомобиль движется на север со скоростью 60 км / ч, его скорость теперь указана.

Большую разницу можно увидеть, рассматривая движение по кругу . Когда что-то движется по круговой траектории и возвращается в свою начальную точку, его средняя скорость равна нулю, но его средняя скорость определяется путем деления окружности круга на время, необходимое для перемещения по кругу. Это связано с тем, что средняя скорость вычисляется с учетом только смещения между начальной и конечной точками, тогда как средняя скорость учитывает только общее пройденное расстояние.

Тангенциальная скорость

Линейная скорость - это расстояние, пройденное за единицу времени, а тангенциальная скорость (или тангенциальная скорость) - это линейная скорость чего-либо, движущегося по круговой траектории.. Точка на внешнем крае карусели или поворотной платформы проходит большее расстояние за один полный оборот, чем точка ближе к центру. Путешествие на большее расстояние за одно и то же время означает большую скорость, поэтому линейная скорость больше на внешнем крае вращающегося объекта, чем ближе к оси. Эта скорость по круговой траектории известна как тангенциальная скорость, потому что направление движения - касательная к окружности окружности. Для кругового движения термины линейная скорость и тангенциальная скорость используются как взаимозаменяемые, и оба используют единицы измерения м / с, км / ч и другие.

Скорость вращения (или угловая скорость) включает количество оборотов в единицу времени. Все части жесткой карусели или поворотной платформы вращаются вокруг оси вращения за одно и то же время. Таким образом, все части имеют одинаковую скорость вращения или одинаковое количество оборотов или оборотов в единицу времени. Обычно скорость вращения выражается в оборотах в минуту (об / мин) или в количестве «радиан», повернутых за единицу времени. В одном вращении находится чуть больше 6 радиан (ровно 2π радиан). Когда направление назначается скорости вращения, оно называется скоростью вращения или угловой скоростью. Скорость вращения - это вектор, величина которого равна скорости вращения.

Тангенциальная скорость и скорость вращения взаимосвязаны: чем больше число оборотов в минуту, тем больше скорость в метрах в секунду. Тангенциальная скорость прямо пропорциональна скорости вращения на любом фиксированном расстоянии от оси вращения. Однако тангенциальная скорость, в отличие от скорости вращения, зависит от радиального расстояния (расстояния от оси). Для платформы, вращающейся с фиксированной скоростью вращения, тангенциальная скорость в центре равна нулю. К краю платформы тангенциальная скорость увеличивается пропорционально расстоянию от оси. В форме уравнения:

v ∝ r ω, {\ displaystyle v \ propto \! \, R \ omega \,,}v \ propto \! \, r \ omega \,,

, где v - тангенциальная скорость, а ω (греческая буква omega ) скорость вращения. Один движется быстрее, если скорость вращения увеличивается (большее значение для ω), и один также движется быстрее, если происходит движение дальше от оси (большее значение для r). Отойдите в два раза дальше от оси вращения в центре, и вы будете двигаться в два раза быстрее. Отойдите втрое дальше, и у вас будет втрое больше тангенциальной скорости. В любой вращающейся системе тангенциальная скорость зависит от того, как далеко вы находитесь от оси вращения.

Когда используются надлежащие единицы для тангенциальной скорости v, скорости вращения ω и радиального расстояния r, прямая пропорция v как r, так и ω становится точным уравнением

v = r ω. {\ displaystyle v = r \ omega \,.}v = r \ omega \,.

Таким образом, тангенциальная скорость будет прямо пропорциональна r, если все части системы одновременно имеют одинаковое ω, как для колеса, диска или жесткого стержня.

Единицы

Единицы скорости включают:

Преобразование между общепринятыми единицами скорости
м / с км / ч миль / ч узел фут / с
1 м / с =13,62,236936 *1,943844 *3,280840 *
1 км / ч =0,277778*10,621371*0,539957*0,911344 *
1 миль / ч =0,447041,60934410,868976 *1,466667 *
1 узел =0,514444*1,8521,150779 *11,687810 *
1 фут / с =0,30481,097280,681818 *0,592484 *1

(* = приблизительные значения)

Примеры различных скоростей

Скоростьм / сфутов / скм / чмиль / чПримечания
Приблизительная скорость дрейфа континентов 0,000000010,000000030,000000040,000000024 см / год. Зависит от местоположения.
Скорость обычного улитки 0.0010.0030.0040.0021 миллиметр в секунду
A быстрая прогулка 1,75,56,13,8
Типичный велосипедист4,414,41610Широко варьируется в зависимости от человека, местности, велосипеда, усилия, погоды
Быстрый удар в боевых искусствах7,725,227,717.2Самый быстрый удар за 130 миллисекунд от пола до цели на расстоянии 1 метра. Средняя скорость на протяжении всей продолжительности удара
Спринтерские бегуны 12,24043,9227Усэйн Болт 100 метров мировой рекорд.
Приблизительная средняя скорость на дороге велосипедисты12,541,04528На равнинной местности может варьироваться
Типичное ограничение скорости в пригороде в большинстве стран мира13,845,35030
Тайбэй 101 лифт обсерватории16,754,860,637,61010 м / мин
Типичное ограничение скорости в сельской местности24,680,6688,556
Британский национальный предел скорости (однопроходная дорога)26,88896,5660
Категория 1 ураган3310811974Минимальная устойчивая скорость в течение 1 минуты
Ограничение скорости на французской автостраде 36,111813081
Наивысшая зарегистрированная скорость движения человека37,02121,5133,282,8Сэм Уиттингем в лежачем велосипеде
Начальная скорость пули пейнтбольного маркера 90295320200
Крейсерская скорость Боинг 747-8 пассажирский самолет255836917570Мах 0,85 на высоте 35000 футов (10668 м)
Официальный рекорд наземной скорости 341,11119,11227,98763
скорость звука в сухом воздухе при давлении на уровне моря и 20 ° C34311251235768Мах 1 по определению. 20 ° C = 293,15 кельвина.
Начальная скорость пули патрона 7,62 × 39 мм 710233026001600Патрон 7,62 × 39 мм представляет собой винтовочный патрон советского происхождения
Официальный рекорд скорости полета для самолетов с реактивным двигателем980321535302194Lockheed SR-71 Blackbird
Space Шаттл при повторном входе в атмосферу7800256002800017,500
Скорость убегания на Земле1120036700400002500011,2 км · с
Вояджер-1 относительная скорость относительно Солнца в 2013 г.17000558006120038000Самая быстрая гелиоцентрическая скорость спада любого рукотворного объекта. (11 миль / с)
Средняя орбитальная скорость планеты Земли вокруг Солнца297839771310721866623
Самая быстрая записанная скорость зондов Helios.70,220230,381252,792157,078Признана максимальная скорость, достигнутая искусственным космическим кораблем на солнечной орбите.
Скорость света в вакууме (символ c)2997924589835710561079252848670616629Ровно 299792458 м / с, по определению метра

.

Психология

Согласно Жан Пиаже, интуиция в отношении понятия скорости у людей предшествует интуиции длительности и основана на понятии опережения. Пиаже изучал этот предмет, вдохновленный вопросом, заданным ему в 1928 году Альбертом Эйнштейном : «В каком порядке дети усваивают понятия времени и скорости?» Раннее детское понятие скорости основано на «обгоне» с учетом только временного и пространственного порядка, а именно: «Движущийся объект считается более быстрым, чем другой, когда в данный момент первый объект находится позади и в какой-то момент позже впереди другого объекта. "

См. также

Ссылки

Найдите speed или swiftness в Wiktionary, бесплатном словаре.
Wikiquote содержит цитаты, связанные с : Спид
Последняя правка сделана 2021-06-09 02:16:18
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте