Wat is snelheid in de natuurkunde?

Het concept is gerelateerd aan afstand, snelheid en tijd

Mina De La O/Getty Images

Snelheid wordt gedefinieerd als a vector meting van de snelheid en richting van beweging. Simpel gezegd, snelheid is de snelheid waarmee iets in één richting beweegt. De snelheid van een auto die naar het noorden rijdt op een grote snelweg en de snelheid van een raket die de ruimte in wordt gelanceerd, kunnen beide worden gemeten met behulp van snelheid.

Zoals je misschien al geraden had, is de scalaire (absolute waarde) grootte van de snelheidsvector de snelheid van beweging. In calculus termen, snelheid is de eerste afgeleide van positie ten opzichte van tijd. U kunt de snelheid berekenen met behulp van een eenvoudige formule die snelheid, afstand en tijd omvat.

Snelheidsformule

De meest gebruikelijke manier om de te berekenen constante snelheid van een object dat in een rechte lijn beweegt, is met deze formule:

r = d / t

• r is de snelheid of snelheid (soms aangeduid als in voor snelheid)
• d is de afstand verplaatst?
• t is de tijd die nodig is om de beweging te voltooien

Eenheden van Snelheid

De SI (internationale) eenheden voor snelheid zijn m/s (meter per seconde), maar snelheid kan ook worden uitgedrukt in eenheden van afstand per tijd. Andere eenheden zijn mijlen per uur (mph), kilometers per uur (kph) en kilometers per seconde (km/s).

Snelheid, snelheid en acceleratie

Snelheid, snelheid en versnelling zijn allemaal gerelateerd aan elkaar, hoewel ze verschillende metingen vertegenwoordigen. Zorg ervoor dat u deze waarden niet met elkaar verwart.

Snelheid, volgens de technische definitie, is een scalaire grootheid die de snelheid van bewegingsafstand per tijd aangeeft. De eenheden zijn lengte en tijd. Anders gezegd, snelheid is een maat voor de afgelegde afstand over een bepaalde tijd. Snelheid wordt vaak eenvoudig beschreven als de afgelegde afstand per tijdseenheid. Het is hoe snel een object beweegt.Snelheidis een vectorgrootheid die verplaatsing, tijd en richting aangeeft. In tegenstelling tot snelheid, snelheidsmaten verplaatsing, een vectorgrootheid die het verschil aangeeft tussen de eind- en beginpositie van een object. Snelheid meet afstand, een scalaire grootheid die de totale lengte van het pad van een object meet.Versnellingwordt gedefinieerd als een vectorgrootheid die de snelheid van verandering van snelheid aangeeft. Het heeft afmetingen van lengte en tijd in de tijd. Versnellen wordt vaak 'versnellen' genoemd, maar het meet echt veranderingen in snelheid. Versnelling kan elke dag in een voertuig worden ervaren. Je trapt het gaspedaal in en de auto versnelt, waardoor de snelheid toeneemt.

Waarom snelheid belangrijk is

Snelheid meet beweging die op de ene plaats begint en naar een andere plaats gaat. De praktische toepassingen van snelheid zijn eindeloos, maar een van de meest voorkomende redenen om snelheid te meten, is om te bepalen hoe snel u (of iets in beweging) vanaf een bepaalde locatie op een bestemming aankomt.

Velocity maakt het mogelijk om tijdschema's voor reizen te maken, een veelvoorkomend type natuurkundeprobleem dat aan studenten wordt toegewezen. Als een trein bijvoorbeeld om 14.00 uur vertrekt vanuit Penn Station in New York. en je kent de snelheid waarmee de trein naar het noorden rijdt, je kunt voorspellen wanneer hij aankomt op South Station in Boston.

Voorbeeldsnelheidsprobleem

Om de snelheid te begrijpen, kijk eens naar een voorbeeldprobleem: een natuurkundestudent laat een ei vallen van een extreem hoog gebouw. Wat is de snelheid van het ei na 2,60 seconden?

Het moeilijkste aan het oplossen van snelheid in een natuurkundig probleem als dit is het selecteren van de juiste vergelijking en het invoeren van de juiste variabelen. In dit geval moeten twee vergelijkingen worden gebruikt om het probleem op te lossen: één om de hoogte van het gebouw of de afstand die het ei aflegt te vinden en één om de uiteindelijke snelheid te vinden.

Begin met de volgende vergelijking voor afstand om erachter te komen hoe hoog het gebouw was:

d = v_l*t + 0,5*a*t^twee

waar d is afstand, in_l is de beginsnelheid, t is tijd, en a is versnelling (wat de zwaartekracht vertegenwoordigt, in dit geval bij -9,8 m/s/s). Vul je variabelen in en je krijgt:

d = (0 m/s)*(2,60 s) + 0,5*(-9,8 m/s^twee) (2,60 s)^twee
d = -33,1 m (negatief teken geeft richting naar beneden aan)

Vervolgens kunt u deze afstandswaarde invoeren om de snelheid op te lossen met behulp van de uiteindelijke snelheidsvergelijking:

in_f= v_i+ een*t

waar in_f is de eindsnelheid, in_i is de beginsnelheid, a is versnelling, en t het is tijd. Je moet de eindsnelheid oplossen omdat het object op zijn weg naar beneden versnelde. Omdat het ei viel en niet werd gegooid, was de beginsnelheid 0 (m/s).

in_f= 0 + (-9,8 m/s^twee) (2,60 s)
in_f= -25,5 m/s

Dus de snelheid van het ei na 2,60 seconden is -25,5 meter per seconde. Snelheid wordt gewoonlijk gerapporteerd als een absolute waarde (alleen positief), maar onthoud dat het een vectorgrootheid is en zowel richting als grootte heeft. Meestal wordt omhoog bewegen aangegeven met een positief teken en naar beneden met een negatief, let alleen op de versnelling van het object (negatief = vertragen en positief = versnellen).