Welche Geschwindigkeiten gibt es in der Physik? Mechanische Bewegungsgeschwindigkeit

Machen wir ein Experiment. Montieren Sie die Pipette am Wagen (Abb. 11). Tropfen einer farbigen Flüssigkeit fallen in regelmäßigen Abständen aus der Pipette. Wenn Sie eine Last am Wagen befestigen (wie in Abbildung 11 gezeigt), können die Abstände zwischen den Spuren, die von Tropfen auf dem Papier hinterlassen werden (wenn sich der Wagen bewegt), bei einem bestimmten Wert gleich sein. Das bedeutet, dass der Trolley in gleichen Zeiträumen gleiche Wege zurücklegt. Drehen wir das Tropfventil so, dass die Tropfen öfter fallen, wiederholen wir das Experiment. Auch in diesem Fall sind die Tropfenspuren gleich weit voneinander entfernt, wenn auch weniger als im ersten Versuch. Das bedeutet, dass der Trolley die gleichen Wege in kürzeren gleichen Zeiträumen zurücklegt.

Wenn ein Körper für beliebige gleiche Zeitintervalle denselben Weg zurücklegt, dann heißt seine Bewegung Uniform.

Die Bewegungsgeschwindigkeit wird durch eine physikalische Größe namens Geschwindigkeit charakterisiert. Das Flugzeug bewegt sich bekanntlich schneller als ein Auto, und ein künstlicher Erdsatellit ist schneller als ein Flugzeug.

Geschwindigkeit Körper mit gleichmäßiger Bewegung zeigt an, welchen Weg der Körper pro Zeiteinheit zurücklegt. Wenn zum Beispiel ein Fußgänger pro Stunde 3 km zurücklegt und das Flugzeug 900 km fliegt, dann sagen sie, dass die Geschwindigkeit des Fußgängers 3 km / h beträgt und die Geschwindigkeit des Flugzeugs 900 km / h beträgt.

Wenn bekannt ist, dass derselbe Fußgänger alle zwei Stunden 6 km zurücklegt, müssen diese 6 km in 2 Stunden aufgeteilt werden, um herauszufinden, welchen Weg er in 1 Stunde zurücklegt.In diesem Fall erhalten wir wieder 3 km / h.

So, Um die Geschwindigkeit des Körpers bei gleichförmiger Bewegung zu bestimmen, muss der vom Körper zurückgelegte Weg durch die Bewegungszeit geteilt werden, d.h.

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Lassen Sie uns alle in diesem Ausdruck enthaltenen Größen mit lateinischen Buchstaben bezeichnen:

S- Weg, v- Geschwindigkeit, T- Zeit.

Dann lässt sich die Formel zur Ermittlung der Geschwindigkeit wie folgt darstellen:

In SI wird eine Geschwindigkeitseinheit als Geschwindigkeit einer solchen gleichförmigen Bewegung angenommen, bei der ein sich bewegender Körper in 1 s einem Weg von 1 m folgt. Diese Einheit wird als 1 m / s bezeichnet (gelesen "Meter pro Sekunde .). ").

In der Praxis wird oft eine andere Geschwindigkeitseinheit verwendet: 1 km / h. Lassen Sie uns den Zusammenhang zwischen verschiedenen Geschwindigkeitseinheiten finden. Da 1 km = 1000 m und 1 h = 60 min = 3600 s sind, können wir schreiben:

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Schauen wir uns ein Beispiel an. Es sei erforderlich, die Geschwindigkeit des Flugzeugs von 720 km / h in Metern pro Sekunde auszudrücken. Wenn wir Kilometer in Meter und Stunden in Sekunden umrechnen, erhalten wir

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Bei gleichförmiger Bewegung ändert sich der Zahlenwert der Geschwindigkeit nicht. Beträgt die Körpergeschwindigkeit beispielsweise 60 km/h, bleibt dieser Wert während der gesamten Bewegungszeit gleich.

Aber die Geschwindigkeit hat neben ihrem Zahlenwert eine eigene Richtung. Daher wird in den Figuren die Geschwindigkeit des Körpers in Form eines Pfeils angezeigt (Abb. 12). Der Pfeil gibt die Richtung der Geschwindigkeit (und damit der Bewegung) des Körpers an.

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Die Größen mit einer Richtung im Raum heißen Vektorgrößen oder einfach Vektoren... Geschwindigkeit ist eine Vektorgröße. Kraft ist auch eine Vektorgröße, wie wir später sehen werden. Andererseits sind Größen wie Masse, Weg, Volumen keine Vektoren: Sie haben keine Richtung im Raum und werden nur durch einen Zahlenwert charakterisiert.

Tabelle 2 listet die Werte einiger der in der Natur vorkommenden Geschwindigkeiten auf.

Tabelle 2

Fahrgeschwindigkeit, m / s

Nicht alle in Tabelle 2 gezeigten Bewegungen sind gleichförmig. Nur Schall-, Licht- und Funkwellen breiten sich unter bestimmten Bedingungen aus von konstante Geschwindigkeit... Die Geschwindigkeiten der übrigen Körper ändern sich im Verlauf der Bewegung. Daher werden für sie die Durchschnitts- oder Maximalwerte angegeben, die von diesen Stellen erreicht werden können.

Bewegungen, bei denen die Geschwindigkeit des Körpers in verschiedenen Teilen der Flugbahn unterschiedlich ist, nennt man ungleichmäßig.

Unregelmäßige Bewegungen kennzeichnen Durchschnittsgeschwindigkeit... Die durchschnittliche Geschwindigkeit der ungleichmäßigen Bewegung wird in gleicher Weise ermittelt wie die Geschwindigkeit der gleichmäßigen Bewegung, d Bewegung des Körpers in einzelnen Abschnitten der Flugbahn. Bei einer ungleichmäßigen Bewegung hat der Körper in einigen Bereichen eine geringere Geschwindigkeit, in anderen - mehr. Zum Beispiel fährt ein Zug, der einen Bahnhof verlässt, immer schneller. Nähert er sich der Station, verlangsamt er dagegen seine Bewegung.

Nur bei gleichförmiger Bewegung hat die Körpergeschwindigkeit über die gesamte Flugbahn einen konstanten Zahlenwert.

Wenn Sie die Geschwindigkeit und die Zeit der gleichmäßigen Bewegung des Körpers kennen, können Sie den vom Körper zurückgelegten Weg berechnen. Aus Formel (6.1) folgt, dass
(6.2)
So, um den mit gleichförmiger Bewegung zurückgelegten Weg zu finden, müssen Sie die Geschwindigkeit des Körpers mit der Zeit der Bewegung multiplizieren.
Wenn Weg und Geschwindigkeit bekannt sind, kann der Zeitpunkt der Bewegung ermittelt werden. Aus Formel (6.2) erhalten wir
(6.3)
So, Um den Zeitpunkt der Bewegung zu ermitteln, müssen Sie den Weg, den der Körper zurücklegt, durch seine Geschwindigkeit dividieren.

1. Welche Bewegung wird als gleichförmig bezeichnet? 2. Was sagt die Geschwindigkeit der gleichmäßigen Bewegung aus? 3. Wie wird die Geschwindigkeit bei gleichförmiger Bewegung bestimmt? 4. Wie wird die Strecke zurückgelegt, wenn Geschwindigkeit und Zeit der Bewegung bekannt sind? 5. Wie ist die Bewegungszeit, wenn Weg und Geschwindigkeit bekannt sind? 6. Welche Bewegung wird als ungleichmäßig bezeichnet? 7. Wie sollten die Bedingungen des in Abbildung 11 gezeigten Versuchs geändert werden, damit die Bewegung des Wagens ungleichmäßig wird? Wie werden sich die Abstände zwischen den Spuren der fallenden Tropfen ändern? 8. Wie ist es? Durchschnittsgeschwindigkeit? 9. Welche Größen heißen Vektoren? Wie sind sie auf den Bildern dargestellt?
Experimentelle Aufgaben. 1. Bestimmen Sie die Durchschnittsgeschwindigkeit, mit der Sie 100 m laufen 2. Wenn Sie ein Spielzeugauto mit Uhrwerk zu Hause haben, ermitteln Sie nach den erforderlichen Messungen die Durchschnittsgeschwindigkeit, mit der es sich bewegt. Notieren Sie die Ergebnisse von Messungen und Berechnungen in einem Notizbuch.

Geschwindigkeit:

• Die Geschwindigkeit ist eine Vektorgröße, die die Bewegungsgeschwindigkeit und die Bewegungsrichtung charakterisiert.
• Geschwindigkeit(in der Technologie) - der Grad der Änderung des Drehmoments, der Geschwindigkeit und der Bewegungsrichtung, die vom Motor auf das Rad (Arbeitskörper) übertragen werden, indem die Eigenschaften des Getriebes geändert werden (z. B. durch Ändern des Übersetzungsverhältnisses).
• Geschwindigkeit ist eine Art des Kletterns.
• Geschwindigkeit - Russisches Transparentpapier aus dem Englischen. Geschwindigkeit- AIDS ist wie AIDS ein umgangssprachlicher Name für eine Art psychostimulierende Amphetamine.
• Velocity ist der Name des sowjetischen Raketensystems 15P666 mit einer Mittelstreckenrakete.

Filme

• Geschwindigkeit - Film (UdSSR), 1983.
• Geschwindigkeit - Film (USA), 1994.
• Geschwindigkeit 2: Tempomat - Film (USA), 1997.

Geschwindigkeitszusatz

Durch Überarbeitung komplexe Bewegung(wenn sich ein Punkt oder ein Körper in einem Bezugssystem bewegt und sich dieses Bezugssystem wiederum relativ zu einem anderen Bezugssystem bewegt), stellt sich die Frage nach dem Verhältnis zwischen den Geschwindigkeiten in zwei Bezugssystemen.

Klassische Mechanik

In der klassischen Mechanik absolute Geschwindigkeit Punkt ist gleich der Vektorsumme seiner relativen und tragbaren Geschwindigkeiten:

V → a = v → r + v → e. (\ displaystyle (\ vec (v)) _ (a) = (\ vec (v)) _ (r) + (\ vec (v)) _ (e).)

Diese Gleichheit ist Inhalt der Aussage des Satzes über die Addition von Geschwindigkeiten.

In einfacher Sprache: Körpergeschwindigkeit relativ stationäre Anlage des Bezugssystems ist gleich der Vektorsumme der Geschwindigkeit dieses Körpers relativ zum beweglichen Bezugssystem und der Geschwindigkeit (relativ zum festen Bezugssystem) des Punktes des beweglichen Bezugssystems, in dem in dieser Moment Zeit ist der Körper.

Beispiele von

1. Die absolute Geschwindigkeit einer Fliege, die entlang des Radius einer rotierenden Schallplatte kriecht, ist gleich der Summe der Geschwindigkeit ihrer Bewegung relativ zur Platte und der Geschwindigkeit, die die Spitze der Platte unter der Fliege relativ zum Boden hat (d , mit dem die Platte sie durch ihre Drehung trägt).
2. Wenn eine Person den Korridor des Wagens mit einer Geschwindigkeit von 5 Kilometern pro Stunde relativ zum Wagen entlangläuft und sich der Wagen mit einer Geschwindigkeit von 50 Kilometern pro Stunde relativ zur Erde bewegt, dann bewegt sich die Person relativ zur Erde mit a Geschwindigkeit von 50 + 5 = 55 Stundenkilometer, wenn er in Richtung des Zuges geht, und bei einer Geschwindigkeit von 50 - 5 = 45 Stundenkilometer, wenn er nach . geht umgekehrte Richtung... Wenn sich eine Person im Korridor eines Wagens mit einer Geschwindigkeit von 55 Stundenkilometern und ein Zug mit einer Geschwindigkeit von 50 Stundenkilometern relativ zur Erde bewegt, beträgt die Geschwindigkeit einer Person relativ zu einem Zug 55 - 50 = 5 Kilometer pro Stunde.
3. Wenn sich die Wellen relativ zur Küste mit einer Geschwindigkeit von 30 Stundenkilometern bewegen und das Schiff auch eine Geschwindigkeit von 30 Stundenkilometern hat, dann bewegen sich die Wellen relativ zum Schiff mit einer Geschwindigkeit von 30 - 30 = 0 Kilometer pro Stunde Stunde, dh sie werden relativ zum Schiff stationär.

Relativistische Mechanik

Im 19. Jahrhundert stand die Physik vor dem Problem, diese Regel des Hinzufügens von Geschwindigkeiten zu optischen (elektromagnetischen) Prozessen zu erweitern. Im Wesentlichen gab es einen Konflikt zwischen zwei Ideen der klassischen Mechanik (die erste ist die Raumzeit der Newtonschen Theorie, die zweite das Relativitätsprinzip), übertragen auf neues Gebiet- die Theorie der elektromagnetischen Prozesse.

Betrachten wir zum Beispiel das Beispiel mit Wellen auf der Wasseroberfläche aus dem vorherigen Abschnitt und versuchen es auf elektromagnetische Wellen zu verallgemeinern, erhalten wir einen Widerspruch zu Beobachtungen (siehe zum Beispiel Michelsons Experiment).

Die klassische Geschwindigkeitsadditionsregel entspricht der Transformation von Koordinaten von einem Achsensystem in ein anderes, wobei sich relativ zum ersten ohne Beschleunigung bewegt. Wenn wir bei einer solchen Transformation den Begriff der Gleichzeitigkeit beibehalten, d. h. zwei Ereignisse gleichzeitig betrachten können, wenn sie nicht nur in einem Koordinatensystem, sondern auch in jedem anderen Inertialsystem registriert sind, dann heißen die Transformationen Galiläisch... Außerdem ist bei Galilei-Transformationen der räumliche Abstand zwischen zwei Punkten – die Differenz zwischen ihren Koordinaten in einem Inertialsystem – immer gleich ihrem Abstand in einem anderen Inertialsystem.

Die zweite Idee ist das Relativitätsprinzip. Auf einem Schiff, das sich gleichmäßig und geradlinig bewegt, ist es unmöglich, seine Bewegung durch irgendwelche internen mechanische Effekte... Gilt dieses Prinzip für optische Effekte? Ist es möglich, die absolute Bewegung des Systems durch die optischen oder, was dasselbe ist, durch diese Bewegung verursachte elektrodynamische Effekte zu erkennen? Intuition (eher explizit bezogen auf klassisches Prinzip Relativität) sagt, dass absolute Bewegung durch keine Beobachtung erfasst werden kann. Wenn sich Licht jedoch mit einer bestimmten Geschwindigkeit relativ zu jedem der sich bewegenden Inertialsysteme ausbreitet, ändert sich diese Geschwindigkeit beim Übergang von einem System zum anderen. Dies folgt aus der klassischen Geschwindigkeitsadditionsregel. Mathematisch gesprochen wird die Größe der Lichtgeschwindigkeit unter den Gallileschen Transformationen nicht invariant sein. Dies verstößt gegen das Relativitätsprinzip bzw. lässt eine Ausweitung des Relativitätsprinzips auf optische Prozesse nicht zu. Damit zerstörte die Elektrodynamik die Verbindung zwischen zwei scheinbar offensichtlichen Bestimmungen der klassischen Physik – der Additionsregel der Geschwindigkeiten und dem Relativitätsprinzip. Außerdem erwiesen sich diese beiden Bestimmungen in Bezug auf die Elektrodynamik als unvereinbar.

Eine Antwort auf diese Frage gibt die spezielle Relativitätstheorie. Es erweitert den Begriff des Relativitätsprinzips auf optische Prozesse. Gleichzeitig verändert die spezielle Relativitätstheorie das Konzept von Raum und Zeit radikal. In diesem Fall wird die Regel zum Addieren der Geschwindigkeiten gar nicht aufgehoben, sondern nur verfeinert für hohe Geschwindigkeiten mit der Lorentz-Transformation:

Sie können feststellen, dass für den Fall v / c → 0 (\ displaystyle v / c \ rightarrow 0) die Lorentz-Transformationen zu den Galilei-Transformationen übergehen. Dies legt nahe, dass die Mechanik in der speziellen Relativitätstheorie bei Geschwindigkeiten, die im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit klein sind, auf die Newtonsche Mechanik reduziert wird. Dies erklärt, wie die spezielle Relativitätstheorie und klassische Mechanik- das erste ist eine Verallgemeinerung des zweiten.

Es gibt ein Wikibook zu dem Thema
"Geschwindigkeitszusatz"

Physik. Geben Sie eine Definition der Körpergeschwindigkeit und der Formel an

Alexandra Romanova

Die Geschwindigkeit eines Körpers ist eine Vektorgröße gleich dem Verhältnis des von dem Körper während einer bestimmten Zeit zurückgelegten Weges zum Wert dieser Zeit. v = s / t.
1. Lassen Sie den Körper sich geradlinig und gleichmäßig bewegen. Dann wird seine Geschwindigkeit durch einen konstanten Wert dargestellt, ändert sich nicht mit der Zeit: v = const. Die Geschwindigkeitsformel hat die Form v = v (const), wobei v (const) ein bestimmter Wert ist.
2. Lassen Sie den Körper abwechselnd gleichmäßig (gleichmäßig beschleunigt oder gleichmäßig verlangsamt) sich bewegen. In der Regel spricht man nur von gleichmäßig beschleunigter Bewegung, gerade bei gleichmäßig verlangsamter Beschleunigung ist die Beschleunigung negativ. Beschleunigung wird normalerweise mit dem Buchstaben a bezeichnet. Dann wird die Geschwindigkeit als lineare Abhängigkeit von der Zeit ausgedrückt: v = v0 + a · t, wobei v0 die Anfangsgeschwindigkeit, a die Beschleunigung, t die Zeit ist.
3. Lassen Sie den Körper sich mit konstanter absoluter Geschwindigkeit im Kreis bewegen. In diesem Fall weist er eine zum Kreismittelpunkt gerichtete Zentripetalbeschleunigung a (c) auf. Sie wird auch als Normalbeschleunigung a (n) bezeichnet. Lineargeschwindigkeit und Zentripetalbeschleunigung hängen durch das Verhältnis a = v² / R zusammen, wobei R der Radius des Kreises ist, auf dem sich der Körper bewegt.

Alexey

Geschwindigkeit ist eine vektorielle physikalische Größe, die die Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung eines materiellen Punktes im Raum relativ zum ausgewählten Bezugssystem charakterisiert.
und die Formel hängt von der Art der Bewegung ab: Wenn Sie eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung haben, dann ist v = v0 + at. wobei a die Beschleunigung und t die Zeit ist. wenn Sie eine gleichmäßige Bewegung haben, dann s = vt, wobei v = s / t.

Sag mir, was Geschwindigkeit ist (Definition) und ein Gerät zur Bestimmung der Geschwindigkeit. (PHYSIK)

Tamara

Geschwindigkeit ist ein quantitatives Merkmal der Körperbewegung. Geschwindigkeit charakterisiert die Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung des Körpers zu einem bestimmten Zeitpunkt. Die Geschwindigkeit wird in m / s (Meter pro Sekunde) gemessen. Es gibt Instrumente, die Geschwindigkeit messen können.
Ein Tachometer (aus dem Englischen Geschwindigkeit - Geschwindigkeit und Griechisch Metero - Ich messe) ist ein Gerät, das die momentane Geschwindigkeit eines Autos oder einer Lokomotive anzeigt.
Eine 1577 erfundene Verzögerung wird verwendet, um die Geschwindigkeit des Schiffes zu messen. Die Einheit der Geschwindigkeit ist „Knoten“, das ist eine Seemeile pro Stunde (ca. 1,8 km/h).
Das erste Gerät zur Messung der Windgeschwindigkeit wurde 1667 von dem Engländer Robert Hook erfunden. Das Gerät heißt Anemometer (griechisch anemos - Wind und metero - ich messe.
Ein Gerät zum Messen der Geschwindigkeit des Wasserflusses wird als Spinner bezeichnet.

Wer bewegt sich Ihrer Meinung nach schneller als der Agronom Vasechkin, Renault-Auto oder ein Boeing-Flugzeug? Welcher von ihnen kommt schneller von Moskau nach Krasnodar? Die Antwort liegt auf der Hand, Renault ist schneller als Vasechkin, aber langsamer als Boeing.

Das heißt, wir wissen nicht nur, wie sich verschiedene Objekte bewegen, sondern können auch ihre Geschwindigkeiten vergleichen. Was ist Geschwindigkeit in der Physik? Wie findet man die Geschwindigkeit eines Körpers und welche Maßeinheiten gibt es für die Geschwindigkeit?

Geschwindigkeit in der Physik: Wie finde ich Geschwindigkeit?

In der 7. Klasse wird im Physikunterricht das Konzept der Geschwindigkeit eingeführt. Zweifellos kennen zu diesem Zeitpunkt alle Schulkinder dieses Wort bereits und stellen sich vor, was es bedeutet. Sie wissen auch, dass Geschwindigkeit in km / h gemessen wird. Aber es ist unwahrscheinlich, dass sie kohärent erklären können, was Geschwindigkeit in der Physik ist, was die Geschwindigkeitseinheiten sind. Deshalb bedarf dieses scheinbar einfache Konzept einer Erklärung und Analyse.

In der Physik wird die Bewegungsgeschwindigkeit von Vasechkin, Renault und Boeing als Bewegungsgeschwindigkeit bezeichnet. Und diese Geschwindigkeit kennzeichnet, welchen Weg jeder der Teilnehmer dieser Reise pro Zeiteinheit zurücklegt. Und wenn wir im Flug die Strecke von 1350 Kilometern zwischen Moskau und Krasnodar in zwei Stunden zurücklegen, mit dem Auto brauchen wir nicht weniger als 15 Stunden, dann kann der rücksichtslose Vasechkin zu Fuß seinen ganzen Urlaub in zügigem Tempo laufen und ankommen vor Ort, nur um meine Schwiegermutter zu küssen, Pfannkuchen zu probieren und ein Flugzeug nach Moskau zu nehmen, um am Montag pünktlich zur Arbeit zu sein. Demnach fliegt das Flugzeug pro Zeiteinheit pro Stunde 670 Kilometer, das Auto 90 Kilometer und der Tourist Vasechkin wird bis zu fünf Kilometer der Straße winken. Und dann sagen sie, dass die Geschwindigkeit eines Flugzeugs 670 Stundenkilometer beträgt, die eines Autos 90 Stundenkilometer und die eines Fußgängers 5 km / h. Das heißt, die Geschwindigkeit wird bestimmt, indem die zurückgelegte Strecke durch eine Zeiteinheit durch eine Stunde, durch eine Minute oder durch eine Sekunde geteilt wird.

Geschwindigkeitseinheiten

In der Praxis werden Einheiten wie km/h, m/s und einige andere verwendet. Sie repräsentieren die Geschwindigkeit mit dem Buchstaben v, die Entfernung mit dem Buchstaben s und die Zeit mit dem Buchstaben t. Formel zum Finden von Geschwindigkeit in der Physik sieht so aus: v = (s) / (t).

Und wenn wir die Geschwindigkeit nicht in Kilometern pro Stunde, sondern in Metern pro Sekunde neu berechnen müssen, dann ist die Neuberechnung wie folgt. Da 1 km = 1000 m und 1 h = 60 min = 3600 s sind, können Sie aufschreiben: 1 km / h = (1000 m) / (3600 s). Und dann beträgt die Geschwindigkeit des Flugzeugs: 670 km / h = 670 × (1000 m) / (3600 s) = 186 m / s

Die Geschwindigkeit hat neben ihrem Zahlenwert auch eine Richtung, daher ist die Geschwindigkeit in den Figuren durch einen Pfeil gekennzeichnet und wird als Vektorwert bezeichnet.

Durchschnittsgeschwindigkeit in Physik

Beachten wir noch einen Punkt. In unserem Beispiel fuhr der Fahrer des Autos das Auto mit einer Geschwindigkeit von 90 km / h. Auf der Autobahn könnte er mit einer solchen Geschwindigkeit gleichmäßig fahren lange Zeit... Aber unterwegs unterwegs verschiedene Städte, dann hielt er an der Ampel, dann kroch er in Staus, dann in kurzen Fetzen er gute Geschwindigkeit... Jene. seine Geschwindigkeit war in verschiedenen Teilen der Route ungleichmäßig. In diesem Fall wird das Konzept der Durchschnittsgeschwindigkeit eingeführt. Die durchschnittliche Geschwindigkeit in der Physik wird bezeichnet v_cr und gilt als gleich der Geschwindigkeit bei gleichförmiger Bewegung. Nimm einfach die Gesamtstrecke des Weges und dividiere sie durch die Gesamtzeit.

Die gebräuchlichste Definition von Geschwindigkeit ist die Bewegungsgeschwindigkeit des Körpers. Dabei wird die Änderung der Koordinaten der Position des Körpers pro Zeiteinheit betrachtet. Eine grobe Definition der Geschwindigkeit eines Körpers ist also die Strecke, die der Körper pro Zeiteinheit zurücklegt. Es ist jedoch bekannt, dass die Geschwindigkeit eines Körpers beispielsweise nicht in Metern und nicht in Kilometern gemessen wird, sondern in Metern pro Sekunde oder Kilometer pro Stunde, obwohl die Definition sagt, dass Geschwindigkeit Distanz ist. Tatsache ist, dass man rein rechnerisch, um die von einem Körper pro Zeiteinheit zurückgelegte Strecke zu ermitteln, die gesamte vom Körper zurückgelegte Strecke durch die Zeit, in der diese Strecke zurückgelegt wurde, dividieren muss. Das heißt, Meter werden durch Sekunden geteilt. Daher wird eine solche Maßeinheit erhalten.

Die obige Definition von Geschwindigkeit ist jedoch, wie bereits erwähnt, nicht streng. Tatsache ist, dass, wenn der Körper für verschiedene Zeiträume unterschiedliche Distanzen zurücklegt, die Division der Gesamtdistanz durch die Gesamtzeit nur die Durchschnittsgeschwindigkeit ergibt. Der Momentanwert der Geschwindigkeit impliziert das Auffinden der Ableitung einer Funktion der Entfernung von der Zeit. Um die rigorose Definition der Körpergeschwindigkeit zu verstehen, ist es daher notwendig, die mathematische Definition der Ableitung einer Funktion zu verstehen.

Geschwindigkeit in Mathe

Das Konzept der Geschwindigkeit bezieht sich auf die Abklingrate einer beliebigen Funktion an einem bestimmten Punkt. Und die Abklingrate einer Funktion wird durch ihre Ableitung bestimmt. Wenn wir von der Bewegungsgeschwindigkeit eines Körpers sprechen, dann bedeutet die betrachtete Funktion die Strecke, die der Körper zurücklegt.

Die Ableitung einer Funktion ist also die Grenze des Verhältnisses des Inkrements der Funktion zum Inkrement des Arguments, wenn das Inkrement des Arguments gegen Null geht. Genau genommen, diese Definition unterscheidet sich von einer lockeren Geschwindigkeitsbestimmung nur durch das Vorhandensein einer Grenze. Um den genauen Wert der Bewegungsgeschwindigkeit des Körpers zu einem bestimmten Zeitpunkt zu ermitteln, ist es daher erforderlich, das Entfernungsintervall durch die entsprechende Zeitdauer zu teilen und dann die Zeitdauer auf Null zu richten. dann gibt der erhaltene Verhältniswert den genauen aktuellen Wert der Geschwindigkeit an.

Andere Konzepte von Geschwindigkeit in der Physik

Tatsächlich ist die Bewegungsgeschwindigkeit eines Körpers, wie oben erwähnt, nur ein Sonderfall in der Definition des Begriffs der Geschwindigkeit. Wenn wir die Entfernung durch einen anderen physikalisch begründeten Wert ersetzen, ist es möglich, die Änderungsrate dieses Wertes pro Zeiteinheit zu erhalten.

Beispiel 1

Zum Beispiel bewegt sich ein Auto auf der Straße und es sind Menschen darin. Sie führen die Bewegung zusammen mit dem Transport entlang der Autobahn durch. Das heißt, Personen bewegen sich relativ zur Straße im Raum, aber Personen bewegen sich nicht relativ zum Auto selbst.

Aus diesem Beispiel ist ersichtlich, dass zunächst der in Bewegung betrachtete Körper bestimmt werden muss, der in der Wissenschaft als Bezugspunkt bezeichnet wird. Das Koordinatensystem ist eng mit der Methode der Zeitmessung verknüpft, woraus sich der Referenzbegriff ergibt.

Grundsätzlich ist die Position des Körpers durch die Koordinate gegeben. Lassen Sie uns ein Beispiel analysieren: Die Größe einer Station im Orbit in der Nähe der Erde kann vernachlässigt werden, aber nur die Trajektorie der Verschiebung kann berechnet werden Raumschiff beim Andocken an die Station. So können die Dimensionen physikalischer Elemente vernachlässigt werden, und manchmal wird der Körper als materieller Punkt betrachtet. Die Linie, entlang der sich dieser Wert bewegt, wird als Trajektorie bezeichnet, deren Länge als Pfad bezeichnet wird. Die Einheit des Weges ist Meter (m). Mechanische Bewegung wird durch drei physiologische Größen charakterisiert: Geschwindigkeit, Verschiebung und Beschleunigung.

Das Konzept der Geschwindigkeit der mechanischen Bewegung

Definition 2

Die Geschwindigkeit ist eine physikalische Größe, die der Verschiebung des Körpers um das Zeitintervall entspricht, in dem diese Interaktion stattgefunden hat.

Mechanische Bewegung wird auch daran gemessen, wie schnell sich der Körper (Punkt) bewegt. Dies ist die Bewegungsgeschwindigkeit. Geschwindigkeit ist ein vektorielles Größenkonzept. Um zu vollständig Um sie einzustellen, ist es notwendig, direkt die Richtung und Größe der Geschwindigkeit einzustellen, mit der sie ursprünglich gemessen wurde. In der Regel wird die Geschwindigkeit der Elemente entlang der Bewegungsbahn berücksichtigt. In diesem Fall wird die Größe des untersuchten Objekts als der in einer Zeiteinheit zurückgelegte Weg bestimmt. Mit anderen Worten, um den richtigen Koeffizienten der Bewegungsbahn zu finden, muss der Weg des Körpers durch die Zeit geteilt werden, in der er durchlaufen wurde.

Definition 3

Momentangeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit eines Punktes zu einem bestimmten Zeitpunkt oder an einem bestimmten Punkt auf einer Flugbahn.

Dies ist eine vektorielle physikalische Größe, die numerisch gleich der Grenze ist, bis zu der die Durchschnittsgeschwindigkeit in einem sehr kurzen Zeitraum ansteigt. Die angegebene Trajektorie ist die erste Ableitung des Vektors nach der Zeit. Der momentane Geschwindigkeitsvektor wird tangential zur Bewegungslinie des Körpers in Richtung seiner weiteren Bewegung bestimmt.

Dieser Wert gibt eine genaue Vorstellung von der Bewegung eines Objekts zu einem bestimmten Zeitpunkt.

Beispielsweise schaut der Fahrer während der Autofahrt zu einem bestimmten Zeitpunkt auf den Tacho und sieht, dass die Anzeige 100 km/h beträgt. Dann zeigt der Pfeil auf 90 km/h und nach ein paar Minuten auf 110 km/h.

Anmerkung 1

Der Wert der momentanen Transportgeschwindigkeit zu bestimmten Zeitpunkten ist der vom Gerät erhaltene Messwert.

Hat der Begriff "Momentangeschwindigkeit" eine physikalische Bedeutung? Dieser Begriff ist durch eine Änderung der Bewegung von Elementen im Raum gekennzeichnet. Um jedoch herauszufinden, wie sich sein Standort verändert hat, sollten Sie die Bewegung über einen bestimmten Zeitraum beobachten.

Auch modernste Geschwindigkeitsmessgeräte messen Bewegungen über einen bestimmten Zeitraum – ein endliches Zeitintervall. Die Definition der "aktuellen Geschwindigkeit des Körpers" wird aus physikalischer Sicht nicht als richtig erachtet. Diese These ist jedoch für mathematische Berechnungen sehr praktisch und wird daher ständig verwendet.

Das Gesetz der Addition von Geschwindigkeiten

Die Geschwindigkeit eines jeden physischen Körpers relativ zu einem festen Bezugskonzept ist immer gleich der Vektorsumme der Bewegung von Elementen relativ zum bewegten System. Diese Theorie hilft, den Standort eines Objekts zu einem bestimmten Zeitpunkt zu bestimmen.

Um dieses Gesetz zu verstehen, müssen zwei Bezugssysteme betrachtet werden, von denen einer einem festen Bezugspunkt $ O $ zugeordnet ist. Bezeichnen wir dieses Konzept mit $ K $, das wir fest nennen.

Das zweite System, das mit $ K ’$ bezeichnet wird und sich relativ zum Körper $ O $ mit der Geschwindigkeit $ \ bar (u) $ bewegt, wird als bewegt angesehen.

Es muss verstanden werden, dass Geschwindigkeit eine Vektorgröße ist. Auf der Bewegungsbahn kann nur die Richtung der Vektorgeschwindigkeit bestimmt werden. Der Geschwindigkeitsvektor ist tangential zur Trajektorie gerichtet, auf der sich der sich gerade bewegende Körper bewegt.

Negativer Zinssatz

Anmerkung 2

Die Geschwindigkeit des Körpers kann negativ sein, wenn sich der Körper im ausgewählten Bezugssystem in die entgegengesetzte Richtung von der Koordinatenachse bewegt.

Die britische Wissenschaftlerin Roberta Boyd konnte dem Lichtstrahl eine "negative" Geschwindigkeit zuordnen, bei der sich die Spitze des Pulses in Richtung der Quelle bewegte und nicht von dieser weg. Interessanterweise ist es möglich, wenn Sie das Medium auf besondere Weise ändern und durch das Licht führen, die Geschwindigkeit des Lichtimpulses leicht zu steuern - "einfrieren" oder ihn zehntausende Male verlangsamen oder sogar ganz stoppen.

In diesem Aspekt sprechen wir von der Gruppengeschwindigkeit, die die Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Strahls eines Lichtpulses bestimmt. Aufgrund der Streuung kann sich dieses Element um mehrere Größenordnungen langsamer bewegen als jedes einzelne Photon und umgekehrt schneller als die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum.

V dieser Fall wir reden hier nicht davon, die Naturgesetze zu verletzen, denn die allerersten Photonen in einem Impuls erreichen das Ende, nicht "schneller als das Licht". Beim Stoppen des Lichtstrahls muss bei wiederholter Bestrahlung über die Absorption des Pulses durch das präparierte Medium gesprochen werden. Gleichzeitig alle wichtige Parameter das ursprüngliche Objekt, "bis zum letzten Photon".