Hastighed defineres som en vektor måling af hastighed og bevægelsesretning. Kort sagt, hastighed er hastigheden, hvormed noget bevæger sig i en retning. Hastigheden af en bil, der kører nordpå på en større motorvej og hastigheden, som en raket udsætter ud i rummet, kan begge måles ved hjælp af hastighed.
Som du måske har gætt, er den skalære (absolutte værdi) styrke af hastighedsvektoren hastighed af bevægelse. I calculus udtryk, hastighed er det første derivat af position med hensyn til tid. Du kan beregne hastighed ved hjælp af en simpel formel, der inkluderer hastighed, afstand og tid.
Hastighedsformel
Den mest almindelige måde at beregne konstant hastighed af et objekt, der bevæger sig i en lige linje, er med denne formel:
r = d / t
- r er hastigheden eller hastigheden (undertiden betegnet som v for hastighed)
- d er afstanden flyttet
- t er den tid det tager at afslutte bevægelsen
Enheder af hastighed
SI (internationale) enheder for hastighed er m / s (meter pr. Sekund), men hastighed kan også udtrykkes i enhver afstandsenhed pr. Tid. Andre enheder inkluderer miles per time (km / t), kilometer i timen (km / t) og kilometer i sekundet (km / s).
Hastighed, hastighed og acceleration
Hastighed, hastighed og acceleration er alle relateret til hinanden, skønt de repræsenterer forskellige målinger. Vær forsigtig med ikke at forveksle disse værdier med hinanden.
- Hastighedifølge dens tekniske definition er en skalermængde, der angiver bevægelsesafstandens hastighed pr. tid. Dens enheder er længde og tid. Sagt på en anden måde, hastighed er et mål for den tilbagelagte afstand over en bestemt tidsperiode. Hastighed beskrives ofte blot som den kørte afstand pr. Tidsenhed. Det er, hvor hurtigt et objekt bevæger sig.
- Velocity er en vektormængde, der angiver forskydning, tid og retning. I modsætning til hastighed måler hastigheden forskydning, en vektormængde, der angiver forskellen mellem et objekts endelige og udgangspositioner. Hastighed måler afstand, en skalær mængde, der måler den samlede længde på et objekts sti.
- Acceleration er defineret som en vektormængde, der angiver hastigheden for ændring af hastighed. Det har dimensioner af længde og tid over tid. Acceleration kaldes ofte "hurtigere", men det måler virkelig ændringer i hastighed. Acceleration kan opleves hver dag i et køretøj. Du træder på gaspedalen, og bilen øger hastigheden og øger dens hastighed.
Hvorfor Velocity Matters
Hastighed måler bevægelse, der starter et sted og går mod et andet sted. De praktiske anvendelser af hastighed er uendelige, men en af de mest almindelige grunde til at måle hastighed er at bestemme, hvor hurtigt du (eller noget i bevægelse) vil ankomme til en destination fra et givet sted.
Velocity gør det muligt at oprette køreplaner for rejser, en almindelig type fysikproblem, der er tildelt studerende. For eksempel, hvis et tog forlader Penn Station i New York kl. og du kender hastigheden, hvormed toget bevæger sig mod nord, kan du forudsige, hvornår det ankommer til South Station i Boston.
Prøvehastighedsproblem
For at forstå hastigheden skal du kigge på et prøveproblem: en fysikstuderende fælder et æg fra en ekstremt høj bygning. Hvad er ægets hastighed efter 2,60 sekunder?
Den sværeste del med at løse hastighed i et fysikproblem som dette er at vælge den rigtige ligning og tilslutte de rigtige variabler. I dette tilfælde skal to ligninger bruges til at løse problemet: en til at finde bygningens højde eller afstand, æget bevæger sig og et for at finde den endelige hastighed.
Start med følgende ligning for afstand for at finde ud af, hvor høj bygningen var:
d = vjeg* t + 0,5 * a * t2
hvor d er afstand, vjeg er begyndelseshastighed, t er tid, og -en er acceleration (som repræsenterer tyngdekraften i dette tilfælde ved -9,8 m / s / s). Tilslut dine variabler, så får du:
d = (0 m / s) * (2,60 s) + 0,5 * (- 9,8 m / s)2(2,60 s)2
d = -33,1 m (negativt tegn angiver retning nedad)
Dernæst kan du tilslutte denne afstandsværdi til at løse for hastighed ved hjælp af den endelige hastighedsligning:
vf = vjeg + a * t
hvor vfer den endelige hastighed, vjeg er begyndelseshastighed, -en er acceleration, og t er tid. Du skal løse for sluthastighed, fordi objektet accelererede på vej ned. Da ægget blev tabt og ikke kastet, var den oprindelige hastighed 0 (m / s).
vf = 0 + (-9,8 m / s2(2,60 s)
vf = -25,5 m / s
Så ægets hastighed efter 2,60 sekunder er -25,5 meter per sekund. Hastighed rapporteres ofte som en absolut værdi (kun positiv), men husk, at det er en vektormængde og har retning såvel som størrelsesordenen. Normalt er det at bevæge sig opad indikeret med et positivt tegn og nedad med et negativt, bare opmærksom på objektets acceleration (negativ = bremse og positiv = fremskynde).