Hva er hastighet i fysikk?

Konseptet er relatert til avstand, hastighet og tid

Mina De La O/Getty Images

Hastighet er definert som en vektor måling av hastighet og bevegelsesretning. Enkelt sagt, hastighet er hastigheten som noe beveger seg i én retning. Hastigheten til en bil som reiser nordover på en stor motorvei og hastigheten en rakett som skytes ut i rommet kan begge måles ved hjelp av hastighet.

Som du kanskje har gjettet, er skalarstørrelsen (absolutt verdi) til hastighetsvektoren hastighet av bevegelse. I kalkulus termer, er hastighet den første deriverte av posisjon med hensyn til tid. Du kan beregne hastighet ved å bruke en enkel formel som inkluderer hastighet, avstand og tid.

Hastighetsformel

Den vanligste måten å beregne konstant hastighet av et objekt som beveger seg i en rett linje er med denne formelen:

r = d / t

• r er hastigheten eller hastigheten (noen ganger betegnet som i for hastighet)
• d er avstanden flyttet
• t er tiden det tar å fullføre bevegelsen

Enheter for hastighet

SI-enhetene (internasjonale) for hastighet er m/s (meter per sekund), men hastighet kan også uttrykkes i alle avstandsenheter per tid. Andre enheter inkluderer miles per time (mph), kilometer per time (kph) og kilometer per sekund (km/s).

Hastighet, hastighet og akselerasjon

Hastighet, hastighet og akselerasjon er alle relatert til hverandre, selv om de representerer forskjellige målinger. Vær forsiktig så du ikke forveksler disse verdiene med hverandre.

Hastighet, i henhold til dens tekniske definisjon, er en skalar mengde som indikerer bevegelsesavstanden per gang. Enhetene er lengde og tid. Sagt på en annen måte, hastighet er et mål på tilbakelagt distanse over en viss tid. Hastighet beskrives ofte ganske enkelt som avstanden tilbakelagt per tidsenhet. Det er hvor raskt et objekt beveger seg.Hastigheter en vektormengde som indikerer forskyvning, tid og retning. I motsetning til hastighet, måler hastighet forskyvning, en vektormengde som indikerer forskjellen mellom et objekts endelige og opprinnelige posisjon. Hastighet måler avstand, en skalar mengde som måler den totale lengden av et objekts bane.Akselerasjoner definert som en vektormengde som angir endringshastigheten for hastighet. Den har dimensjoner av lengde og tid over tid. Akselerasjon blir ofte referert til som 'akselerasjon', men den måler virkelig endringer i hastighet. Akselerasjon kan oppleves hver dag i et kjøretøy. Du tråkker på gasspedalen og bilen øker hastigheten og øker hastigheten.

Hvorfor hastighet er viktig

Hastighet måler bevegelse som starter på ett sted og går mot et annet sted. De praktiske bruksområdene for hastighet er uendelige, men en av de vanligste grunnene til å måle hastighet er å bestemme hvor raskt du (eller noe i bevegelse) vil ankomme en destinasjon fra et gitt sted.

Velocity gjør det mulig å lage timeplaner for reiser, en vanlig type fysikkoppgaver som tildeles studenter. For eksempel hvis et tog forlater Penn Station i New York kl. 14.00. og du vet med hvilken hastighet toget beveger seg nordover, kan du forutsi når det vil ankomme South Station i Boston.

Eksempel på hastighetsproblem

For å forstå hastigheten, ta en titt på et eksempelproblem: en fysikkstudent slipper et egg fra en ekstremt høy bygning. Hva er eggets hastighet etter 2,60 sekunder?

Den vanskeligste delen med å løse for hastighet i et fysikkproblem som dette er å velge riktig ligning og plugge inn de riktige variablene. I dette tilfellet bør to ligninger brukes for å løse problemet: en for å finne høyden på bygningen eller avstanden egget reiser og en for å finne slutthastigheten.

Start med følgende ligning for avstand for å finne ut hvor høy bygningen var:

d = v_Jeg*t + 0,5*a*t^to

hvor d er avstand, i_Jeg er starthastighet, t er tid, og en er akselerasjon (som representerer tyngdekraften, i dette tilfellet, ved -9,8 m/s/s). Plugg inn variablene dine og du får:

d = (0 m/s)*(2,60 s) + 0,5*(-9,8 m/s^to)(2,60 s)^to
d = -33,1 m (negativt tegn indikerer retning nedover)

Deretter kan du plugge inn denne avstandsverdien for å løse hastigheten ved å bruke den endelige hastighetsligningen:

i_f= v_Jeg+ a*t

hvor i_f er slutthastighet, i_Jeg er starthastighet, en er akselerasjon, og t tiden er inne. Du må løse for slutthastighet fordi objektet akselererte på vei ned. Siden egget ble sluppet og ikke kastet, var starthastigheten 0 (m/s).

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

Så hastigheten til egget etter 2,60 sekunder er -25,5 meter per sekund. Hastighet rapporteres vanligvis som en absolutt verdi (bare positiv), men husk at det er en vektormengde og har retning så vel som størrelse. Vanligvis er det å bevege seg oppover indikert med et positivt fortegn og nedover med et negativt, bare vær oppmerksom på objektets akselerasjon (negativ = bremse ned og positiv = fart opp).