המהירות מוגדרת כ- וקטור מדידת קצב וכיוון התנועה. במילים פשוטות, המהירות היא המהירות בה משהו נע לכיוון אחד. ניתן למדוד את מהירותה של מכונית הנוסעת צפונה על הכביש המהיר ומהירות הרקטה המשגרת לחלל באמצעות מהירות.
כפי שאפשר לנחש, גודל הסולם (ערך מוחלט) של וקטור המהירות הוא מהירות של תנועה. בתוך חשבון מונחים, מהירות היא הנגזרת הראשונה של מיקום ביחס לזמן. ניתן לחשב מהירות באמצעות נוסחה פשוטה הכוללת קצב, מרחק וזמן.
נוסחת מהירות
הדרך הנפוצה ביותר לחישוב ה- מהירות קבועה של אובייקט הנע בקו ישר הוא עם הנוסחה הזו:
r = ד / t
- r הוא השיעור או המהירות (נקרא לעיתים כ- v למהירות)
- ד הוא המרחק שזז
- t זה הזמן שלוקח להשלים את התנועה
יחידות מהירות
יחידות ה- SI (הבינלאומיות) למהירות הינן m / s (מטרים לשנייה), אך המהירות עשויה להתבטא גם בכל יחידות מרחק לזמן. יחידות אחרות כוללות מיילים לשעה (קמ"ש), ק"מ לשעה (קמ"ש) וק"מ לשנייה (קמ"ש).
מהירות, מהירות ותאוצה
מהירות, מהירות ו תאוצה קשורים זה לזה, אם כי הם מייצגים מדידות שונות. היזהר שלא לבלבל בין ערכים אלה אחד לשני.
- מהירות, על פי הגדרתו הטכנית, הוא כמות סקלרית המציינת את קצב מרחק התנועה בכל פעם. יחידותיו הן אורך וזמן. במילים אחרות, מהירות היא מידה של מרחק נסיעה לאורך פרק זמן מסוים. מהירות מתוארת לרוב פשוט כמרחק הנסיע ליחידת זמן. זה כמה מהר אובייקט נע.
- מהירות הוא כמות וקטורית המצביעה על תזוזה, זמן וכיוון. שלא כמו מהירות, המהירות מודדת עקירה, כמות וקטורית המציינת את ההבדל בין המיקום הסופי וההתחלתי של האובייקט. מהירות מודדת מרחק, כמות סקלרית המודדת את האורך הכולל של נתיב האובייקט.
- האצה מוגדר ככמות וקטורית המציינת את קצב שינוי המהירות. יש לו ממדים של אורך וזמן לאורך זמן. האצה מכונה לעתים קרובות "מהירות", אך היא באמת מודדת שינויים במהירות. ניתן לחוות האצה בכל יום ברכב. אתה דורץ על דוושת הגז והמכונית מאיצה, מגדילה את מהירותה.
למה ענייני מהירות
המהירות מודדת תנועה המתחילה במקום אחד ופונה לעבר מקום אחר. היישומים המעשיים של מהירות הם אינסופיים, אך אחת הסיבות הנפוצות ביותר למדידת מהירות היא לקבוע כמה מהר אתה (או כל דבר בתנועה) תגיע ליעד ממקום נתון.
המהירות מאפשרת ליצור לוחות זמנים לנסיעה, סוג נפוץ של בעיה בפיזיקה המוקצה לתלמידים. לדוגמה, אם רכבת עוזבת את תחנת פן בניו יורק בשעה 14:00. ואתה יודע את המהירות בה הרכבת עוברת צפונה, אתה יכול לחזות מתי היא תגיע לתחנת דרום בבוסטון.
דוגמה לבעיית מהירות
כדי להבין את המהירות, הסתכל בבעיית מדגם: סטודנט לפיזיקה מפיל ביצה ממבנה גבוה במיוחד. מה מהירות הביצה לאחר 2.60 שניות?
החלק הקשה ביותר בפתרון למהירות בבעיה בפיזיקה כמו זה הוא בחירת המשוואה הנכונה וחיבור המשתנים הנכונים. במקרה זה, יש להשתמש בשתי משוואות כדי לפתור את הבעיה: אחת למציאת גובה הבניין או מרחק הביצה נעה ואחת למציאת המהירות הסופית.
התחל עם המשוואה הבאה למרחק כדי לגלות כמה גבוה היה הבניין:
d = vאני* t + 0.5 * a * t2
איפה ד זה מרחק, vאני הוא המהירות הראשונית, t זה הזמן, ו א היא תאוצה (המייצגת כוח משיכה, במקרה זה, -9.8 מ / ש / ש). חבר את המשתנים שלך ותקבל:
d = (0 m / s) * (2.60 שניות) + 0.5 * (- 9.8 m / s)2) (2.60 שניות)2
d = -33.1 מ ' (סימן שלילי מציין כיוון כלפי מטה)
בשלב הבא, תוכלו לחבר ערך מרחק זה לפתור עבור המהירות באמצעות משוואת המהירות הסופית:
vו = vאני + a * t
איפה vוהוא המהירות הסופית, vאני הוא המהירות הראשונית, א הוא האצה, ו t זה הזמן. אתה צריך לפתור בשביל המהירות הסופית מכיוון שהאובייקט האיץ בדרכו למטה. מכיוון שהביצה נשמטה ולא הושלכה, המהירות הראשונית הייתה 0 (m / s).
vו = 0 + (-9.8 מ '/ ש'2) (2.60 שניות)
vו = -25.5 מ '/ ש
אז מהירות הביצה לאחר 2.60 שניות היא -25.5 מטר לשנייה. מהירות מדווחת בדרך כלל כערך מוחלט (חיובי בלבד), אך זכרו שמדובר בכמות וקטורית ויש בה כיוון כמו גם גודל. בדרך כלל, תנועה כלפי מעלה מסומנת בסימן חיובי ולמטה עם שלילי, רק שימו לב להאצת האובייקט (שלילי = האטה וחיובי = מהירות).