物理学における速度とは何ですか?
概念は、距離、速度、および時間に関連しています
ミナ・デ・ラ・オー/ゲッティイメージズ
速度は次のように定義されます。 ベクター 動きの速度と方向の測定。簡単に言えば、速度は何かが一方向に動く速度です。主要高速道路を北上する自動車の速度と宇宙空間に打ち上げられるロケットの速度は、どちらも速度を使用して測定できます。
ご想像のとおり、速度ベクトルのスカラー (絶対値) の大きさは、 速度 動きの。の 微積分 つまり、速度は時間に対する位置の一次導関数です。速度、距離、および時間を含む単純な式を使用して、速度を計算できます。
速度式
を計算する最も一般的な方法は、 等速 直線で移動するオブジェクトのは、次の式で表されます。
r = d / t
- r レートまたは速度です (時々、 の 速度用)
- d 移動距離ですか
- t 移動を完了するのにかかる時間です
速度の単位
速度の SI (国際) 単位は m/s (メートル/秒) ですが、速度は時間あたりの距離の任意の単位で表すこともできます。その他の単位には、時速マイル (mph)、時速キロメートル (kph)、秒速キロメートル (km/s) があります。
速度、速度、および加速度
速度、速度、および 加速度 これらはすべて互いに関連していますが、異なる測定値を表しています。これらの値を混同しないように注意してください。
速度が重要な理由
速度は、ある場所から始まり、別の場所に向かう動きを測定します。速度の実用的な用途は無限にありますが、速度を測定する最も一般的な理由の 1 つは、ユーザー (または動いているもの) が特定の場所から目的地に到着する速度を決定することです。
Velocity を使用すると、学生に割り当てられる一般的なタイプの物理問題である旅行の時刻表を作成できます。たとえば、電車がニューヨークのペン駅を午後 2 時に出発したとします。列車が北に移動する速度がわかれば、いつボストンの南駅に到着するかを予測できます。
サンプル速度の問題
速度を理解するために、サンプルの問題を見てみましょう。物理学の学生が非常に高い建物から卵を落とします。 2.60 秒後の卵の速度は?
このような物理問題で速度を解く上で最も難しいのは、正しい方程式を選択し、正しい変数を差し込むことです。この場合、問題を解決するために 2 つの方程式を使用する必要があります。1 つは建物の高さまたは卵が移動する距離を求めるもので、もう 1 つは最終速度を求めるものです。
建物の高さを調べるには、次の距離の方程式から始めます。
d = v私*t + 0.5*a*t2
どこ d は距離であり、 の私 は初速度、 t 時間であり、 a は加速度です (この場合、-9.8 m/s/s での重力を表します)。変数をプラグインすると、次のようになります。
d = (0 メートル/秒)*(2.60 秒) + 0.5*(-9.8 メートル/秒)2)(2.60秒)2
d = -33.1m (マイナス記号は下方向を示します)
次に、この距離値をプラグインして、最終的な速度方程式を使用して速度を解くことができます。
のへ= v私+ a*t
どこ のへ は最終速度、 の私 は初速度、 a は加速度、 t 時間です。オブジェクトは下降中に加速するため、最終速度を求める必要があります。卵は投げるのではなく落としたので、初速は0(m/s)でした。
のへ= 0 + (-9.8 メートル/秒2)(2.60秒)
のへ= -25.5m/秒
したがって、2.60 秒後の卵の速度は、毎秒 -25.5 メートルです。速度は通常、絶対値 (正の値のみ) として報告されますが、これはベクトル量であり、方向と大きさがあることに注意してください。通常、上に移動することは正の符号で示され、下に移動することは負の符号で示されます。オブジェクトの加速度に注意してください (負 = 減速、正 = 加速)。