Jakie są prędkości w fizyce. Prędkość ruchu mechanicznego

Zróbmy eksperyment. Zamontuj zakraplacz na wózku (rys. 11). Krople kolorowej cieczy spadają z zakraplacza w regularnych odstępach czasu. Jeśli do wózka przyczepimy ładunek (jak pokazano na rysunku 11), to przy określonej jego wartości odległość między śladami pozostawionymi przez krople na papierze (podczas ruchu wózka) może okazać się równa. Oznacza to, że wózek porusza się po równych ścieżkach w równych odstępach czasu. Przekręcając zawór kroplomierza tak, aby krople spadały częściej, powtarzamy eksperyment. Również w tym przypadku ślady kropel znajdują się w równych odległościach od siebie, choć mniej niż w pierwszym eksperymencie. Oznacza to, że wózek pokonuje te same ścieżki w krótszych równych odstępach czasu.

Jeśli dowolne ciało w dowolnych równych odstępach czasu przechodzi tą samą ścieżką, to jego ruch nazywa się mundur.

Szybkość ruchu charakteryzuje się wielkością fizyczną zwaną szybkością. Wiadomo, że samolot się porusza szybciej niż samochód, a sztuczny satelita Ziemi jest szybszy niż samolot.

Prędkość ciało o ruchu jednostajnym pokazuje, jaką ścieżkę porusza się ciało w jednostce czasu. Na przykład, jeśli na każdą godzinę pieszy przechodzi 3 km, a samolot leci 900 km, to mówią, że prędkość pieszego wynosi 3 km / h, a prędkość samolotu to 900 km / h.

Jeśli wiadomo, że ten sam pieszy co dwie godziny przechodzi 6 km, to aby dowiedzieć się, w którą stronę idzie w ciągu 1 godziny, te 6 km należy podzielić na 2 godziny, w tym przypadku ponownie otrzymujemy 3 km / h.

Więc, aby określić prędkość ciała o ruchu jednostajnym, droga przebyta przez ciało musi zostać podzielona przez czas ruchu, tj.

.

Oznaczmy wszystkie wielkości zawarte w tym wyrażeniu literami łacińskimi:

s- sposób, v- prędkość, T- czas.

Następnie wzór na znalezienie prędkości można przedstawić w następujący sposób:

W SI prędkość takiego jednolitego ruchu przyjmuje się jako jednostkę prędkości, przy której poruszające się ciało w ciągu 1 s podąża ścieżką równą 1 m. Ta jednostka jest oznaczona lub 1 m / s (czytaj „metr na sekundę” ).

W praktyce często stosowana jest inna jednostka prędkości: 1 km/h. Znajdźmy związek między różnymi jednostkami prędkości. Ponieważ 1 km = 1000 m, a 1 h = 60 min = 3600 s możemy napisać:

.

Spójrzmy na przykład. Niech będzie wymagane wyrażenie prędkości samolotu, równej 720 km/h, w metrach na sekundę. Przeliczając kilometry na metry i godziny na sekundy, otrzymujemy

.

Przy ruchu jednostajnym wartość liczbowa prędkości nie zmienia się. Jeśli np. prędkość ciała wynosi 60 km/h, to wartość ta pozostanie taka sama przez cały czas ruchu.

Ale oprócz wartości liczbowej prędkość ma swój własny kierunek. Dlatego na rysunkach prędkość ciała jest pokazana w postaci strzałki (ryc. 12). Strzałka wskazuje kierunek prędkości (a tym samym ruchu) ciała.

.

Wielkości mające kierunek w przestrzeni nazywane są wielkości wektorowe lub po prostu wektory... Prędkość jest wielkością wektorową. Siła jest również wielkością wektorową, jak zobaczymy później. Z drugiej strony wielkości takie jak masa, droga, objętość nie są wektorami: nie mają kierunku w przestrzeni i charakteryzują się jedynie wartością liczbową.

W tabeli 2 przedstawiono wartości niektórych prędkości występujących w przyrodzie.

Tabela 2

Prędkość jazdy, m / s

Nie wszystkie ruchy pokazane w tabeli 2 są równomierne. Tylko dźwięk, światło i fale radiowe w określonych warunkach rozchodzą się z stała prędkość... Prędkości pozostałych ciał zmieniają się w trakcie ruchu. Dlatego dla nich wskazane są średnie lub maksymalne wartości, które mogą osiągnąć te organy.

Ruchy, w których prędkość ciała w różnych częściach trajektorii jest różna, nazywa się nierówny.

Charakteryzują się nieregularnymi ruchami Średnia prędkość... Średnia prędkość ruchu nierównomiernego znajduje się w taki sam sposób jak prędkość ruchu jednostajnego, czyli droga przebyta przez ciało jest dzielona przez czas ruchu: Tylko wartość uzyskana w tym przypadku może nie pokrywać się z prędkością ruch ciała na poszczególnych odcinkach trajektorii. Przy nierównomiernym ruchu ciało w niektórych obszarach ma mniejszą prędkość, w innych - więcej. Na przykład pociąg opuszczający stację zaczyna poruszać się coraz szybciej. Zbliżając się do stacji, przeciwnie, zwalnia swój ruch.

Tylko przy ruchu jednostajnym prędkość ciała na całej trajektorii ma stałą wartość liczbową.

Znając prędkość i czas równomiernego ruchu ciała, można obliczyć drogę pokonywaną przez ciało. Ze wzoru (6.1) wynika, że
(6.2)
Więc, aby znaleźć drogę pokonywaną ruchem jednostajnym, należy pomnożyć prędkość ciała przez czas ruchu.
Jeśli znana jest ścieżka i prędkość, można znaleźć czas ruchu. Ze wzoru (6.2) otrzymujemy
(6.3)
Więc, aby znaleźć czas ruchu, należy podzielić drogę pokonywaną przez ciało przez jego prędkość.

1. Jaki ruch nazywa się mundurem? 2. Na co wskazuje prędkość ruchu równomiernego? 3. Jak wyznaczana jest prędkość ruchem jednostajnym? 4. Jak pokonywany jest dystans, jeśli znana jest prędkość i czas ruchu? 5. Jaki jest czas ruchu, jeśli znana jest droga i prędkość ruchu? 6. Jaki ruch nazywa się nierównym? 7. Jak zmienić warunki eksperymentu pokazanego na rysunku 11, aby ruch wózka stał się nierównomierny? Jak zmienią się odległości między śladami pozostawionymi przez spadające krople? 8. Jak to jest? Średnia prędkość? 9. Jakie wielkości nazywamy wektorami? Jak są przedstawione na zdjęciach?
Zadania eksperymentalne. 1. Określ średnią prędkość, z jaką biegniesz na 100 m. 2. Jeśli masz w domu samochodzik-zabawkę, to po wykonaniu niezbędnych pomiarów znajdź średnią prędkość, z jaką się porusza. Zapisz wyniki pomiarów i obliczeń w zeszycie.

Prędkość:

• Prędkość jest wielkością wektorową, która charakteryzuje prędkość ruchu i kierunek ruchu.
• Prędkość(w technologii) - stopień zmiany momentu obrotowego, prędkości i kierunku ruchu przenoszonego z silnika na koło (korpus roboczy), poprzez zmianę charakterystyki przekładni (na przykład poprzez zmianę przełożenia).
• Prędkość to rodzaj wspinaczki skałkowej.
• Speed ​​- rosyjska kalka kreślarska z języka angielskiego. prędkość- podobnie jak AIDS, AIDS to slangowa nazwa rodzaju psychostymulujących amfetamin.
• Velocity to nazwa radzieckiego systemu rakietowego 15P666 z pociskiem średniego zasięgu.

Filmy

• Szybkość - Film (ZSRR), 1983.
• Szybkość - Film (USA), 1994.
• Prędkość 2: tempomat – film (USA), 1997.

Dodawanie prędkości

Rewidując złożony ruch(gdy punkt lub ciało porusza się w jednym układzie odniesienia, a ten z kolei porusza się względem innego układu) pojawia się pytanie o relację między prędkościami w dwóch układach odniesienia.

Klasyczna mechanika

W mechanice klasycznej prędkość bezwzględna punkt jest równy sumie wektorowej jego prędkości względnych i przenośnych:

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

Ta równość jest treścią twierdzenia o dodawaniu prędkości.

Prostym językiem: Względna prędkość ciała system stacjonarny odniesienia jest równa sumie wektorowej prędkości tego ciała względem ruchomego układu odniesienia i prędkości (względem stałego układu) tego punktu ruchomego układu odniesienia, w którym w ten moment czas jest ciałem.

Przykłady

1. Prędkość bezwzględna muchy pełzającej po promieniu obracającej się płyty gramofonowej jest równa sumie prędkości jej ruchu względem płyty i prędkości, jaką ma punkt płyty pod muchą względem podłoża (tj. , za pomocą którego płyta przenosi go z powodu obrotu).
2. Jeśli osoba porusza się po korytarzu samochodu z prędkością 5 kilometrów na godzinę w stosunku do samochodu, a samochód porusza się z prędkością 50 kilometrów na godzinę w stosunku do Ziemi, to osoba porusza się w stosunku do Ziemi z prędkością prędkość 50 + 5 = 55 kilometrów na godzinę, gdy idzie w kierunku pociągu i z prędkością 50 - 5 = 45 kilometrów na godzinę, gdy idzie do odwrotny kierunek... Jeśli osoba na korytarzu wagonu porusza się względem Ziemi z prędkością 55 kilometrów na godzinę, a pociąg z prędkością 50 kilometrów na godzinę, to prędkość osoby względem pociągu wynosi 55 - 50 = 5 kilometrów na godzinę.
3. Jeżeli fale poruszają się względem wybrzeża z prędkością 30 kilometrów na godzinę, a statek również porusza się z prędkością 30 kilometrów na godzinę, to fale poruszają się względem statku z prędkością 30 - 30 = 0 kilometrów na godzinę godzinę, to znaczy stają się nieruchome w stosunku do statku.

Mechanika relatywistyczna

W XIX wieku fizyka stanęła przed problemem rozszerzenia tej zasady dodawania prędkości do procesów optycznych (elektromagnetycznych). W istocie istniał konflikt między dwiema koncepcjami mechaniki klasycznej (pierwsza to czasoprzestrzeń teorii Newtona, druga to zasada względności), przeniesiona do Nowa okolica- teoria procesów elektromagnetycznych.

Na przykład, jeśli rozważymy przykład z falami na powierzchni wody z poprzedniego rozdziału i spróbujemy go uogólnić na fale elektromagnetyczne, otrzymamy sprzeczność z obserwacjami (patrz np. eksperyment Michelsona).

Klasyczna zasada dodawania prędkości odpowiada przekształceniu współrzędnych z jednego układu osi do innego układu, poruszającego się względem pierwszego bez przyspieszenia. Jeżeli przy takiej transformacji zachowamy pojęcie równoczesności, to znaczy możemy uznać dwa zdarzenia za równoczesne nie tylko wtedy, gdy są zarejestrowane w jednym układzie współrzędnych, ale także w dowolnym innym układzie inercjalnym, to transformacje nazywamy Galileusz... Ponadto podczas transformacji Galileusza odległość przestrzenna między dwoma punktami - różnica między ich współrzędnymi w jednym układzie inercjalnym - jest zawsze równa ich odległości w innym układzie inercjalnym.

Druga idea to zasada względności. Będąc na statku poruszającym się równo i prostoliniowo, niemożliwe jest wykrycie jego ruchu przez jakiekolwiek wewnętrzne efekty mechaniczne... Czy ta zasada dotyczy efektów optycznych? Czy możliwe jest wykrycie bezwzględnego ruchu układu za pomocą efektów optycznych lub, co jest tym samym, efektów elektrodynamicznych wywołanych tym ruchem? Intuicja (raczej wyraźnie związana z klasyczna zasada teoria względności) mówi, że żadna obserwacja nie może wykryć ruchu bezwzględnego. Ale jeśli światło porusza się z określoną prędkością względem każdego z poruszających się układów bezwładnościowych, prędkość ta zmieni się podczas przechodzenia z jednego układu do drugiego. Wynika to z klasycznej zasady dodawania prędkości. Mówiąc matematycznie, wielkość prędkości światła nie będzie niezmienna w transformacjach Gallile'a. Narusza to zasadę względności, a raczej nie pozwala na rozszerzenie zasady względności na procesy optyczne. W ten sposób elektrodynamika zniszczyła związek między dwoma pozornie oczywistymi zapisami fizyki klasycznej - zasadą dodawania prędkości i zasadą względności. Co więcej, te dwa przepisy w odniesieniu do elektrodynamiki okazały się niezgodne.

Odpowiedzi na to pytanie dostarcza szczególna teoria względności. Rozszerza pojęcie zasady względności, rozszerzając ją na procesy optyczne. Jednocześnie szczególna teoria względności radykalnie zmienia pojęcie przestrzeni i czasu. W tym przypadku zasada dodawania prędkości nie jest w ogóle anulowana, a jedynie doprecyzowana dla wysokie prędkości za pomocą transformacji Lorentza:

Można zauważyć, że w przypadku, gdy v / c → 0 (\ displaystyle v / c \ rightarrow 0), transformacje Lorentza przechodzą na transformacje Galileusza. Sugeruje to, że mechanika w szczególnej teorii względności sprowadza się do mechaniki newtonowskiej przy prędkościach, które są małe w porównaniu z prędkością światła. To wyjaśnia, w jaki sposób szczególna teoria względności i mechanika klasyczna- pierwszy jest uogólnieniem drugiego.

Na ten temat jest wikibook
„Dodawanie prędkości”

Fizyka. Podaj definicję szybkości i formuły ciała

Aleksandra Romanowa

Prędkość ciała jest wielkością wektorową równą stosunkowi drogi pokonywanej przez ciało w określonym czasie do wartości tego okresu. v = s / t.
1. Pozwól ciału poruszać się w linii prostej i równomiernie. Wtedy jego prędkość jest reprezentowana przez stałą wartość, nie zmienia się w czasie: v = const. Wzór na prędkość ma postać v = v (const), gdzie v (const) jest określoną wartością.
2. Pozwól ciału poruszać się jednakowo naprzemiennie (jednostajnie przyspieszony lub jednakowo spowolniony). Z reguły mówi się tylko o ruchu jednostajnie przyspieszonym, tylko przy ruchu jednostajnie spowolnionym przyspieszenie jest ujemne. Przyspieszenie jest zwykle oznaczane literą a. Wtedy prędkość wyraża się jako liniową zależność od czasu: v = v0 + a · t, gdzie v0 to prędkość początkowa, a to przyspieszenie, t to czas.
3. Pozwól ciału poruszać się po okręgu ze stałą prędkością bezwzględną. W tym przypadku ma przyspieszenie dośrodkowe a(c) skierowane do środka okręgu. Jest również nazywane przyspieszeniem normalnym a (n). Prędkość liniowa i przyspieszenie dośrodkowe są powiązane stosunkiem a = v² / R, gdzie R jest promieniem okręgu, po którym porusza się ciało.

Aleksiej

prędkość jest wektorową wielkością fizyczną, która charakteryzuje prędkość ruchu i kierunek ruchu punktu materialnego w przestrzeni względem wybranego układu odniesienia.
a wzór zależy od rodzaju ruchu: jeśli masz ruch jednostajnie przyspieszony, to v = v0 + at. gdzie a to przyspieszenie, a t to czas. jeśli masz ruch jednostajny, to s = vt, gdzie v = s / t.

Powiedz mi, jaka jest prędkość (definicja) i urządzenie do określania prędkości. (FIZYKA)

Tamara

Szybkość jest ilościową cechą ruchu ciała. Szybkość charakteryzuje prędkość i kierunek ruchu ciała w określonym czasie. Prędkość mierzona jest wm/s (metr na sekundę). Istnieją przyrządy, które mogą mierzyć prędkość.
Prędkościomierz (z angielskiego speed - prędkość i greckiego metereo - mierzę) to urządzenie, które pokazuje chwilową prędkość samochodu lub lokomotywy.
Opóźnienie wynalezione w 1577 roku służy do pomiaru prędkości statku. Jednostką prędkości jest „węzeł”, czyli jedna mila morska na godzinę (około 1,8 km/h).
Pierwsze urządzenie do pomiaru prędkości wiatru zostało wynalezione w 1667 roku przez Anglika Roberta Hooka. Urządzenie nazywa się anemometrem (po grecku anemos – wiatr, a metreo – mierzę).
Urządzenie do pomiaru prędkości przepływu wody nazywa się przędzarką.

Jak myślisz, kto porusza się szybciej niż agronom Vasechkin, Samochód Renault czy samolot Boeinga? Który z nich szybciej dotrze z Moskwy do Krasnodaru? Odpowiedź jest oczywista, Renault jest szybsze niż Vasechkin, ale wolniejsze niż Boeing.

Oznacza to, że nie tylko wiemy, jak poruszają się różne obiekty, ale także możemy porównywać ich prędkości. Czym jest prędkość w fizyce? Jak obliczyć prędkość ciała i jakie są jednostki miary prędkości?

Prędkość w fizyce: jak znaleźć prędkość?

W 7 klasie na lekcjach fizyki wprowadza się pojęcie prędkości. Bez wątpienia wszyscy uczniowie w tym momencie znają już to słowo i wyobrażają sobie, co ono oznacza. Wiedzą też, że prędkość mierzy się w km/h. Ale jest mało prawdopodobne, aby mogli spójnie wyjaśnić, czym jest prędkość w fizyce, jakie są jednostki prędkości. Dlatego ta pozornie prosta koncepcja wymaga wyjaśnienia i analizy.

W fizyce prędkość ruchu Vasechkina, Renault i Boeinga nazywana jest prędkością ich ruchu. I ta prędkość charakteryzuje, jaką ścieżkę pokonuje każdy z uczestników tej podróży w jednostce czasu. A jeśli w locie pokonamy odległość 1350 kilometrów między Moskwą a Krasnodarem w dwie godziny, samochodem będziemy potrzebować nie mniej niż 15 godzin, to lekkomyślny Vasechkin będzie mógł chodzić w szybkim tempie przez całe wakacje i dotrzeć na miejscu tylko po to, by pocałować teściową, skosztować naleśników i wsiąść do samolotu do Moskwy, by w poniedziałek zdążyć do pracy. W związku z tym w jednostce czasu na godzinę samolot przeleci 670 kilometrów, samochód przejedzie 90 kilometrów, a turysta Waseczkin pomacha aż pięcioma kilometrami drogi. A potem mówią, że prędkość samolotu wynosi 670 kilometrów na godzinę, samochodu 90 kilometrów na godzinę, a pieszego 5 km/h. Oznacza to, że prędkość określa się, dzieląc odległość przebytą przez jednostkę czasu przez godzinę, minutę lub sekundę.

Jednostki prędkości

W praktyce używane są jednostki takie jak km/h, m/s i kilka innych. Literą v reprezentują prędkość, literą s odległość, literą t czas. Wzór na znalezienie prędkości w fizyce wygląda tak: v = (s) / (t).

A jeśli musimy przeliczyć prędkość nie w kilometrach na godzinę, ale w metrach na sekundę, to przeliczenie wygląda następująco. Ponieważ 1 km = 1000 m, a 1 h = 60 min = 3600 s, można zapisać: 1 km/h = (1000 m) / (3600 s). A wtedy prędkość samolotu wyniesie: 670 km/h = 670 × (1000 m) / (3600 s) = 186 m/s

Oprócz wartości liczbowej prędkość ma również kierunek, dlatego na rysunkach prędkość jest oznaczona strzałką i nazywana wielkością wektorową.

Średnia prędkość w fizyce

Zwróćmy uwagę na jeszcze jeden punkt. W naszym przykładzie kierowca samochodu jechał z prędkością 90 km/h. Na autostradzie mógł jechać równo z taką prędkością długi czas... Ale jazda po drodze różne miasta, potem zatrzymał się na światłach, potem czołgał się w korkach, potem krótkimi urywkami dobra prędkość... Te. jego prędkość była nierówna w różnych częściach trasy. W tym przypadku wprowadza się pojęcie średniej prędkości. Oznaczono średnią prędkość w fizyce v_cr i jest uważany za taki sam jak prędkość przy ruchu jednostajnym. Po prostu weź całkowitą odległość ścieżki i podziel ją przez całkowity czas.

Najczęstszą definicją prędkości jest prędkość ruchu ciała. W tym kontekście rozważana jest zmiana współrzędnych położenia ciała w jednostce czasu. Zatem luźna definicja prędkości ciała to odległość, jaką ciało pokonuje w jednostce czasu. Wiadomo jednak, że prędkość ciała nie jest mierzona np. w metrach, a nie w kilometrach, ale raczej w metrach na sekundę lub kilometrach na godzinę, mimo że definicja mówi, że prędkość to odległość. Faktem jest, że czysto matematycznie, aby znaleźć odległość przebytą przez ciało w jednostce czasu, konieczne jest podzielenie całkowitej odległości przebytej przez ciało przez czas, w którym ta odległość została pokonana. Oznacza to, że metry są podzielone przez sekundy. Stąd taka jednostka miary jest uzyskiwana.

Jednak powyższa definicja prędkości, jak już wspomniano, nie jest ścisła. Faktem jest, że jeśli przez różne okresy czasu ciało pokonuje różne odległości, podzielenie całkowitej odległości przez całkowity czas da tylko średnią prędkość. Wartość chwilowa prędkości implikuje znalezienie pochodnej funkcji odległości od czasu. Tak więc, aby zrozumieć ścisłą definicję prędkości ciała, konieczne jest zrozumienie matematycznej definicji pochodnej funkcji.

Szybkość w matematyce

Pojęcie prędkości w jest związane z szybkością zaniku dowolnej funkcji w danym punkcie. A szybkość zaniku funkcji jest określona przez jej pochodną. Jeśli mówimy o prędkości ruchu ciała, to rozważana funkcja oznacza odległość przebytą przez ciało.

Tak więc pochodna funkcji jest granicą stosunku przyrostu funkcji do przyrostu argumentu, gdy przyrost argumentu dąży do zera. Tak właściwie, ta definicja różni się od luźnego określenia prędkości tylko obecnością ograniczenia. Dlatego, aby znaleźć dokładną wartość prędkości ruchu ciała w danym momencie, należy podzielić odstęp odległości przez odpowiedni okres czasu, a następnie ustawić ten okres na zero, wtedy uzyskana wartość przełożenia da dokładną aktualną wartość prędkości.

Inne koncepcje prędkości w fizyce

W rzeczywistości, jak wspomniano powyżej, prędkość ruchu ciała jest tylko szczególnym przypadkiem w definicji pojęcia prędkości. Jeżeli odległość zastąpimy jakąkolwiek inną fizycznie uzasadnioną wartością, to będzie można otrzymać tempo zmiany tej wartości w jednostce czasu.

Przykład 1

Na przykład po drodze porusza się samochód i są w nim ludzie. Wykonują ruch wraz z transportem wzdłuż autostrady. Oznacza to, że ludzie poruszają się w przestrzeni względem drogi, ale nie poruszają się względem samego samochodu.

Z tego przykładu widać, że początkowo konieczne jest wyznaczenie ciała rozważanego w ruchu, które w naukach ścisłych nazywa się punktem odniesienia. Układ współrzędnych jest ściśle powiązany z metodą pomiaru czasu, co skutkuje pojęciem odniesienia.

Zasadniczo położenie ciała określa współrzędna. Przeanalizujmy jeden przykład: wielkość stacji na orbicie blisko Ziemi można pominąć, ale można obliczyć tylko trajektorię przemieszczenia statek kosmiczny podczas dokowania ze stacją. W ten sposób można pominąć wymiary elementów fizycznych, a czasami ciało uważane jest za punkt materialny. Linia, wzdłuż której porusza się ta wartość, nazywana jest trajektorią, której długość nazywana jest ścieżką. Jednostką ścieżki jest metr (m). Ruch mechaniczny charakteryzuje się trzema wielkościami fizjologicznymi: prędkością, przemieszczeniem i przyspieszeniem.

Pojęcie prędkości ruchu mechanicznego

Definicja 2

Prędkość jest wielkością fizyczną równą przemieszczeniu ciała do przedziału czasu, w którym zachodziła ta interakcja.

Ruch mechaniczny jest również oceniany na podstawie tego, jak szybko porusza się ciało (punkt). To jest prędkość ruchu. Prędkość jest pojęciem wielkości wektorowej. W celu w pełni aby go ustawić, konieczne jest bezpośrednie ustawienie kierunku i wielkości prędkości, przy której został pierwotnie zmierzony. Z reguły prędkość elementów jest rozpatrywana wzdłuż trajektorii ruchu. W tym przypadku wielkość badanego obiektu określana jest jako droga przebyta w jednej jednostce czasu. Innymi słowy, aby znaleźć właściwy współczynnik trajektorii ruchu, tor ruchu ciała musi zostać podzielony przez czas, w którym zostało pokonane.

Definicja 3

Prędkość chwilowa to prędkość punktu w określonym momencie lub w określonym punkcie trajektorii.

Jest to wektorowa wielkość fizyczna, liczbowo równa granicy, do której średnia prędkość zbliża się w bardzo krótkim czasie. Określona trajektoria jest pierwszą pochodną wektora zgodnie z czasem. Wektor prędkości chwilowej wyznaczany jest stycznie do linii ruchu ciała w kierunku jego dalszego ruchu.

Ta wartość daje dokładne wyobrażenie o ruchu obiektu w danym momencie.

Na przykład podczas jazdy samochodem w określonym momencie kierowca patrzy na prędkościomierz i widzi, że na wyświetlaczu jest 100 km/h. Następnie strzałka wskazuje 90 km/h, a po kilku minutach – 110 km/h.

Uwaga 1

Wartość chwilowej prędkości transportu w określonych punktach w czasie jest uzyskanymi odczytami urządzenia.

Czy pojęcie „natychmiastowej prędkości” ma sens fizyczny? Termin ten charakteryzuje się zmianą ruchu elementów w przestrzeni. Aby jednak dowiedzieć się, jak zmieniła się jego lokalizacja, należy obserwować ruch przez pewien czas.

Nawet najnowocześniejsze urządzenia do pomiaru prędkości mierzą ruch w określonym przedziale czasu – skończonym przedziale czasowym. Definicja „prędkości ciała w tej chwili” nie jest uważana za poprawną z punktu widzenia fizyki. Jednak to właśnie ta teza jest bardzo wygodna w obliczeniach matematycznych, dlatego jest stale stosowana.

Prawo dodawania prędkości

Prędkość dowolnego ciała fizycznego względem ustalonej koncepcji odniesienia jest zawsze równa sumie wektorowej ruchu elementów względem poruszającego się układu. Ta teoria pomaga określić lokalizację obiektu w określonym czasie.

Aby zrozumieć to prawo, konieczne jest rozważenie dwóch układów odniesienia, z których jeden jest powiązany ze stałym punktem odniesienia $ O $. Oznaczmy to pojęcie przez $K$, które będziemy nazywać ustalonymi.

Drugi układ, oznaczony jako $ K '$ i poruszający się względem ciała $ O $ z prędkością $ \ bar (u) $, będzie uważany za poruszający się.

Należy rozumieć, że prędkość jest wielkością wektorową. Na trajektorii ruchu można określić tylko kierunek prędkości wektora. Wektor prędkości jest skierowany stycznie do trajektorii, wzdłuż której przechodzi poruszające się w danej chwili ciało.

Stopa ujemna

Uwaga 2

Prędkość ciała może być ujemna, gdy ciało porusza się w kierunku przeciwnym do osi współrzędnych w wybranym układzie odniesienia.

Naukowiec z Wielkiej Brytanii, Roberta Boyd, potrafiła przypisać „ujemną” prędkość wiązki światła, przy której szczyt impulsu poruszał się w kierunku źródła, a nie od niego. Co ciekawe, zmieniając w specjalny sposób medium i przepuszczając je przez światło, można w łatwy sposób kontrolować prędkość impulsu światła – „zamrażać” go lub dziesiątki tysięcy razy spowalniać, a nawet całkowicie go zatrzymać.

W tym aspekcie mówimy o prędkości grupowej, która określa prędkość propagacji jednej wiązki impulsu świetlnego. Ze względu na rozpraszanie pierwiastek ten może poruszać się o kilka rzędów wielkości wolniej niż każdy foton z osobna i odwrotnie, szybciej niż prędkość światła w próżni.

V ta sprawa nie mówimy o łamaniu praw natury, bo już pierwsze fotony w impulsie docierają do końca, a nie „szybciej niż światło”. W przypadku zatrzymania wiązki światła należy mówić o pochłanianiu impulsu przez przygotowane medium z powtarzającym się promieniowaniem. W tym samym czasie wszyscy ważne parametry oryginalny obiekt, „aż do ostatniego fotonu”.