Geschwindigkeit ist definiert als Vektor Messung der Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung. Einfach ausgedrückt ist Geschwindigkeit die Geschwindigkeit, mit der sich etwas in eine Richtung bewegt. Die Geschwindigkeit eines Autos, das auf einer großen Autobahn nach Norden fährt, und die Geschwindigkeit, mit der eine Rakete in den Weltraum startet, können beide anhand der Geschwindigkeit gemessen werden.
Wie Sie vielleicht erraten haben, ist die skalare Größe (Absolutwert) des Geschwindigkeitsvektors die Geschwindigkeit der Bewegung. Im Infinitesimalrechnung Begriffe ist die erste Ableitung der Position in Bezug auf die Zeit. Sie können die Geschwindigkeit mithilfe einer einfachen Formel berechnen, die Rate, Entfernung und Zeit enthält.
Geschwindigkeitsformel
Die gebräuchlichste Methode zur Berechnung der Konstante Geschwindigkeit eines Objekts, das sich in einer geraden Linie bewegt, ist mit dieser Formel:
r = d / t
- r ist die Geschwindigkeit oder Geschwindigkeit (manchmal bezeichnet als v für Geschwindigkeit)
- d ist die zurückgelegte Strecke
- t ist die Zeit, die benötigt wird, um die Bewegung abzuschließen
Geschwindigkeitseinheiten
Die SI-Einheiten (international) für die Geschwindigkeit sind m / s (Meter pro Sekunde), aber die Geschwindigkeit kann auch in beliebigen Entfernungseinheiten pro Zeit ausgedrückt werden. Andere Einheiten umfassen Meilen pro Stunde (mph), Kilometer pro Stunde (km / h) und Kilometer pro Sekunde (km / s).
Geschwindigkeit, Geschwindigkeit und Beschleunigung
Geschwindigkeit, Geschwindigkeit und Beschleunigung sind alle miteinander verwandt, obwohl sie unterschiedliche Maße darstellen. Achten Sie darauf, diese Werte nicht miteinander zu verwechseln.
- Geschwindigkeitist gemäß seiner technischen Definition eine skalare Größe, die die Bewegungsentfernungsrate pro Zeit angibt. Seine Einheiten sind Länge und Zeit. Anders ausgedrückt, Geschwindigkeit ist ein Maß für die über eine bestimmte Zeit zurückgelegte Strecke. Geschwindigkeit wird oft einfach als die pro Zeiteinheit zurückgelegte Strecke beschrieben. Es ist, wie schnell sich ein Objekt bewegt.
- Geschwindigkeit ist eine Vektorgröße, die Verschiebung, Zeit und Richtung angibt. Im Gegensatz zur Geschwindigkeit misst die Geschwindigkeit Verschiebung, eine Vektorgröße, die die Differenz zwischen der End- und der Anfangsposition eines Objekts angibt. Geschwindigkeit misst die Entfernung, eine skalare Größe, die die Gesamtlänge des Pfades eines Objekts misst.
- Beschleunigung ist definiert als eine Vektorgröße, die die Änderungsrate der Geschwindigkeit angibt. Es hat Dimensionen von Länge und Zeit im Laufe der Zeit. Beschleunigung wird oft als "Beschleunigen" bezeichnet, misst jedoch tatsächlich Geschwindigkeitsänderungen. Beschleunigung kann jeden Tag in einem Fahrzeug erlebt werden. Sie treten auf das Gaspedal und das Auto beschleunigt und erhöht seine Geschwindigkeit.
Warum Geschwindigkeit wichtig ist
Die Geschwindigkeit misst die Bewegung, die an einem Ort beginnt und zu einem anderen Ort führt. Die praktischen Anwendungen der Geschwindigkeit sind endlos, aber einer der häufigsten Gründe für die Messung der Geschwindigkeit ist zu bestimmen, wie schnell Sie (oder etwas in Bewegung) von einem bestimmten Ort an ein Ziel gelangen.
Die Geschwindigkeit ermöglicht die Erstellung von Reiseplänen, eine häufige Art von Physikproblemen, die den Schülern zugewiesen werden. Zum Beispiel, wenn ein Zug um 14 Uhr die Penn Station in New York verlässt. Wenn Sie die Geschwindigkeit kennen, mit der der Zug nach Norden fährt, können Sie vorhersagen, wann er am Südbahnhof in Boston ankommt.
Problem mit der Probengeschwindigkeit
Um die Geschwindigkeit zu verstehen, werfen Sie einen Blick auf ein Beispielproblem: Ein Physikstudent lässt ein Ei von einem extrem hohen Gebäude fallen. Was ist die Geschwindigkeit des Eies nach 2,60 Sekunden?
Das Schwierigste an der Lösung der Geschwindigkeit in einem solchen physikalischen Problem ist die Auswahl der richtigen Gleichung und das Einfügen der richtigen Variablen. In diesem Fall sollten zwei Gleichungen verwendet werden, um das Problem zu lösen: eine zum Ermitteln der Höhe des Gebäudes oder der Entfernung, die das Ei zurücklegt, und eine zum Ermitteln der Endgeschwindigkeit.
Beginnen Sie mit der folgenden Entfernungsgleichung, um herauszufinden, wie hoch das Gebäude war:
d = vich* t + 0,5 * a * t2
wo d ist Entfernung, vich ist Anfangsgeschwindigkeit, t ist Zeit und ein ist die Beschleunigung (die die Schwerkraft in diesem Fall bei -9,8 m / s / s darstellt). Stecken Sie Ihre Variablen ein und Sie erhalten:
d = (0 m / s) * (2,60 s) + 0,5 * (- 9,8 m / s2) (2,60 s)2
d = -33,1 m (negatives Vorzeichen zeigt Richtung nach unten an)
Als nächstes können Sie diesen Abstandswert eingeben, um die Geschwindigkeit mithilfe der endgültigen Geschwindigkeitsgleichung zu ermitteln:
vf = vich + a * t
wo vfist die Endgeschwindigkeit, vich ist Anfangsgeschwindigkeit, ein ist Beschleunigung und t ist an der Zeit. Sie müssen nach der Endgeschwindigkeit suchen, da das Objekt auf dem Weg nach unten beschleunigt wurde. Da das Ei fallen gelassen und nicht geworfen wurde, betrug die Anfangsgeschwindigkeit 0 (m / s).
vf = 0 + (-9,8 m / s2) (2,60 s)
vf = -25,5 m / s
Die Geschwindigkeit des Eies nach 2,60 Sekunden beträgt also -25,5 Meter pro Sekunde. Die Geschwindigkeit wird üblicherweise als absoluter Wert (nur positiv) angegeben. Denken Sie jedoch daran, dass es sich um eine Vektorgröße handelt, die sowohl Richtung als auch Größe hat. Normalerweise wird eine Aufwärtsbewegung mit einem positiven Vorzeichen und eine Abwärtsbewegung mit einem negativen Vorzeichen angezeigt. Achten Sie nur auf die Beschleunigung des Objekts (negativ = Verlangsamung und positiv = Beschleunigung).