Скорость

Скорость
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 символы	v
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.

• 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

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

$v\; =\; dt,\; \{\backslash \; displaystyle\; v\; =\; \{\backslash \; frac\; \{d\}\; \{t\}\},\}$

, где $v\; \{\backslash \; displaystyle\; v\}$- скорость, $d\; \{\backslash \; displaystyle\; d\}$- расстояние, а $t\; \{\backslash \; displaystyle\; t\}$- 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 $v\; \{\backslash \; displaystyle\; v\}$определяется как величина мгновенной скорости $v\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; boldsymbol\; \{v\}\}\}$, то есть производная позиции $r\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; boldsymbol\; \{r\}\}\}$относительно времени :

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

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

$v\; =\; dsdt.\; \{\backslash \; displaystyle\; v\; =\; \{\backslash \; frac\; \{ds\}\; \{dt\}\}.\}$

В особом случае, когда скорость постоянна (т. е. постоянная скорость по прямой), это можно упростить до $v\; знак\; равно\; s\; /\; t\; \{\backslash \; displaystyle\; v\; =\; s\; /\; t\}$. 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

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

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:

$v\; \propto \; r\; \omega ,\; \{\backslash \; displaystyle\; v\; \backslash \; propto\; \backslash !\; \backslash ,\; R\; \backslash \; omega\; \backslash ,,\}$

, 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

$v\; =\; r\; \omega .\; \{\backslash \; displaystyle\; v\; =\; r\; \backslash \; omega\; \backslash ,.\}$

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

Единицы скорости включают:

• метров в секунду (символ мс или м / с), производная единица СИ ;
• километров в час (символ км / ч);
• миль в час (символ миль / ч или миль в час);
• узлов (морских миль в час, символ kn или kt);
• футов в секунду (символ fps или ft / s);
• число Маха (безразмерный ), скорость, деленная на скорость звука ;
• в натуральных единицах (безразмерных), скорость, деленная на скорость света в вакууме (символ c = 299792458 м / с).

(* = приблизительные значения)

.

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. "

• Воздушная скорость
• Сухопутная скорость
• Список записей скорости транспортного средства
• Типичные скорости снаряда
• Спидометр
• V скорости

Найдите speed или swiftness в Wiktionary, бесплатном словаре.

Wikiquote содержит цитаты, связанные с : Спид

• Ричард П. Фейнман, Роберт Б. Лейтон, Мэтью Сэндс. Лекции Фейнмана по физике, том I, раздел 8-2. Эддисон-Уэсли, Рединг, Массачусетс (1963). ISBN 0-201-02116-1.