تعریف سرعت چیست؟ نحوه تعریف سرعت در فیزیک

سرعت:

• سرعت یک کمیت برداری است که سرعت حرکت و جهت حرکت را مشخص می کند.
• سرعت(در مهندسی) - درجه تغییر در گشتاور، سرعت و جهت حرکت منتقل شده از موتور به چرخ (بدنه کار)، با تغییر ویژگی های انتقال (به عنوان مثال، با تغییر نسبت دنده).
• سرعت نوعی صعود است.
• سرعت - کاغذ ردیابی روسی از انگلیسی. سرعت- همان سرعت، سرعت - نامی عامیانه برای نوعی آمفتامین های روانگردان.
• سرعت - نام اتحاد جماهیر شوروی سیستم موشکی 15P666 با یک موشک میان برد.

فیلم ها

• سرعت - فیلم (اتحاد جماهیر شوروی)، 1983.
• سرعت - فیلم (ایالات متحده آمریکا)، 1994.
• Speed ​​2: Cruise Control - فیلم (ایالات متحده آمریکا)، 1997.

اضافه شدن سرعت ها

با بازنگری حرکت پیچیده(زمانی که یک نقطه یا جسم در یک چارچوب مرجع حرکت می کند و این چارچوب مرجع نیز به نوبه خود نسبت به چارچوب دیگر حرکت می کند)، این سؤال در مورد رابطه سرعت ها در دو چارچوب مرجع مطرح می شود.

مکانیک کلاسیک

مقاله اصلی: قضیه جمع سرعت

در مکانیک کلاسیک سرعت مطلقنقطه برابر است با مجموع بردار سرعت های نسبی و انتقالی آن:

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

این برابری محتوای بیان قضیه در مورد جمع سرعت است.

به زبان ساده: سرعت جسم نسبت به چارچوب مرجع ثابت برابر است با مجموع بردار سرعت این جسم نسبت به چارچوب مرجع متحرک و سرعت (نسبت به چارچوب ثابت) آن نقطه از چارچوب مرجع متحرک. که در آن این لحظهزمان بدن است

مثال ها

1. سرعت مطلق مگسی که در امتداد شعاع یک صفحه گرامافون چرخان می خزد برابر است با مجموع سرعت حرکت آن نسبت به رکورد و سرعتی که نقطه رکورد زیر مگس نسبت به زمین دارد (یعنی ، که رکورد به دلیل چرخش آن را حمل می کند).
2. اگر شخصی در امتداد راهرو ماشین با سرعت 5 کیلومتر در ساعت نسبت به ماشین راه برود و ماشین با سرعت 50 کیلومتر در ساعت نسبت به زمین حرکت کند، آنگاه شخص نسبت به زمین با سرعت حرکت می کند. سرعت 50 + 5 = 55 کیلومتر در ساعت هنگام راه رفتن در جهت قطار و با سرعت 50 - 5 = 45 کیلومتر در ساعت هنگامی که در جهت مخالف می رود. اگر شخصی در راهرو واگن نسبت به زمین با سرعت 55 کیلومتر در ساعت و قطار با سرعت 50 کیلومتر در ساعت حرکت کند، سرعت یک نفر نسبت به قطار 55 - 50 = 5 کیلومتر است. در ساعت.
3. اگر امواج نسبت به ساحل با سرعت 30 کیلومتر در ساعت و کشتی نیز با سرعت 30 کیلومتر در ساعت حرکت کنند، امواج نسبت به کشتی با سرعت 30 - 30 = 0 کیلومتر در ساعت حرکت می کنند. یعنی نسبت به کشتی ساکن می شوند.

مکانیک نسبیتی

در قرن نوزدهم، فیزیک با مشکل گسترش این قانون برای افزودن سرعت به فرآیندهای نوری (الکترومغناطیسی) مواجه شد. در اصل، بین دو ایده مکانیک کلاسیک تضاد وجود داشت (اولین فضا-زمان نظریه نیوتن، دومی اصل نسبیت است) که به منطقه جدید- نظریه فرآیندهای الکترومغناطیسی.

به عنوان مثال، اگر مثال امواج روی سطح آب را از قسمت قبل در نظر بگیریم و سعی کنیم به آن تعمیم دهیم امواج الکترومغناطیسی، سپس با مشاهدات تناقض پیدا می کنیم (برای مثال به آزمایش مایکلسون مراجعه کنید).

قانون کلاسیک برای اضافه کردن سرعت ها مربوط به تبدیل مختصات از یک سیستم محور به سیستم دیگر است که نسبت به اولین بدون شتاب حرکت می کند. اگر با چنین تبدیلی، مفهوم همزمانی را حفظ کنیم، یعنی می توانیم دو رویداد را نه تنها زمانی که در یک سیستم مختصات ثبت می شوند، بلکه در هر سیستم اینرسی دیگری همزمان در نظر بگیریم، تبدیل ها نامیده می شوند. گالیله ای. علاوه بر این، با تبدیل گالیله، فاصله فضایی بین دو نقطه - تفاوت بین مختصات آنها در یک چارچوب اینرسی مرجع - همیشه برابر است با فاصله آنها در یک قاب اینرسی دیگر.

ایده دوم اصل نسبیت است. با قرار گرفتن در یک کشتی که به طور یکنواخت و مستقیم حرکت می کند، تشخیص حرکت آن توسط برخی از اثرات مکانیکی داخلی غیرممکن است. آیا این اصل به جلوه های نوری نیز تعمیم می یابد؟ آیا می توان حرکت مطلق سیستم را از اثرات نوری یا همان اثرات الکترودینامیکی ناشی از این حرکت تشخیص داد؟ شهود (و نه صریحاً به اصل کلاسیکنسبیت) می گوید که حرکت مطلق با هیچ نوع مشاهده ای قابل تشخیص نیست. اما اگر نور با سرعت معینی نسبت به هر یک از قاب های اینرسی متحرک منتشر شود، در این صورت این سرعت در هنگام حرکت از یک فریم به فریم دیگر تغییر می کند. این از قانون کلاسیک برای جمع کردن سرعت ها ناشی می شود. از نظر ریاضی، بزرگی سرعت نور در دگرگونی های گالیله ثابت نخواهد بود. این اصل نسبیت را نقض می کند، یا بهتر است بگوییم، اجازه نمی دهد که اصل نسبیت به فرآیندهای نوری گسترش یابد. بنابراین، الکترودینامیک ارتباط بین دو مفاد به ظاهر آشکار فیزیک کلاسیک - قانون جمع سرعت ها و اصل نسبیت را از بین برد. علاوه بر این، این دو موقعیت همانطور که برای الکترودینامیک اعمال می شود ناسازگار بودند.

نظریه نسبیت خاص پاسخی به این سوال می دهد. مفهوم اصل نسبیت را گسترش می دهد و آن را به فرآیندهای نوری نیز گسترش می دهد. در عین حال، نظریه نسبیت خاص مفهوم فضا و زمان را به شدت تغییر می دهد. در این مورد، قانون اضافه کردن سرعت ها به طور کامل لغو نمی شود، بلکه فقط برای اصلاح می شود سرعت های بالابا استفاده از تبدیل لورنتس:

v r e l = v 1 + v 2 1 + v 1 v 2 c 2 . (\displaystyle v_(rel)=(\frac ((v)_(1)+(v)_(2))(1+(\dfrac ((v)_(1)(v)_(2)) (ج^(2))))))

مشاهده می شود که در حالتی که v / c → 0 (\displaystyle v/c\rightarrow 0) تبدیل های لورنتس به تبدیل های گالیله ای تبدیل می شوند. این نشان می دهد که مکانیک در نسبیت خاص در سرعت هایی که در مقایسه با سرعت نور کوچک هستند به مکانیک نیوتنی تقلیل می یابد. این توضیح می دهد که چگونه نظریه نسبیت خاص و مکانیک کلاسیک مرتبط هستند - اولی تعمیم دومی است.

یک ویکی کتاب در مورد این موضوع وجود دارد
"اضافه شدن سرعت"

فیزیک. تعریف سرعت بدنه و فرمول را بیان کنید

الکساندرا رومانوا

سرعت یک جسم یک کمیت برداری است برابر با نسبت مسیر طی شده توسط جسم در یک بازه زمانی معین به مقدار این بازه زمانی. v=s/t.
1. اجازه دهید بدن در یک خط مستقیم و یکنواخت حرکت کند. سپس سرعت آن با یک مقدار ثابت نشان داده می شود، با زمان تغییر نمی کند: v = const. فرمول سرعت v=v(const) است، که در آن v(const) یک مقدار خاص است.
2. اجازه دهید بدن به طور یکنواخت حرکت کند (به طور یکنواخت شتاب گرفته یا یکنواخت کند شده). به عنوان یک قاعده، آنها فقط در مورد حرکت یکنواخت با شتاب صحبت می کنند، اما در یکنواخت کند شتاب منفی است. شتاب را معمولا با حرف a نشان می دهند. سپس سرعت به صورت یک وابستگی زمانی خطی بیان می‌شود: v=v0+a·t، که در آن v0 سرعت اولیه، a شتاب، t زمان است.
3. اجازه دهید بدن به صورت دایره ای با سرعت مدول ثابت حرکت کند. در این حالت، شتاب مرکزی a(c) به سمت مرکز دایره دارد. به آن شتاب معمولی a(n) نیز می گویند. سرعت خطی و شتاب مرکز با رابطه a=v²/R مرتبط هستند، جایی که R شعاع دایره ای است که جسم در امتداد آن حرکت می کند.

الکسی

سرعت - یک کمیت فیزیکی برداری که سرعت حرکت و جهت حرکت یک نقطه مادی در فضا را نسبت به سیستم مرجع انتخاب شده مشخص می کند.
و فرمول به نوع حرکت بستگی دارد: اگر یک حرکت شتاب یکنواخت دارید، پس v=v0+at. که در آن a شتاب و t زمان است. اگر حرکت یکنواخت دارید، s=vt، جایی که v=s/t است.

بگو سرعت (تعریف) چیست و وسیله ای برای تعیین سرعت. (فیزیک)

تامارا

سرعت یک مشخصه کمی حرکت جسم است. سرعت، سرعت و جهت حرکت بدن را در یک زمان معین مشخص می کند. سرعت بر حسب متر بر ثانیه (متر بر ثانیه) اندازه گیری می شود. دستگاه هایی وجود دارند که می توانند سرعت را اندازه گیری کنند.
سرعت سنج (از انگلیسی speed - speed و یونانی metreo - I اندازه می گیرم) وسیله ای است که سرعت لحظه ای ماشین یا لوکوموتیو را نشان می دهد.
یک چوب، که در سال 1577 اختراع شد، برای اندازه گیری سرعت یک کشتی استفاده می شود. واحد سرعت "گره" است که برابر با یک مایل دریایی در ساعت (تقریباً 1.8 کیلومتر در ساعت) است.
اولین ابزار برای اندازه گیری سرعت باد در سال 1667 توسط رابرت هوک انگلیسی اختراع شد. این دستگاه بادسنج نامیده می شود (به یونانی anemos - باد و مترئو - من اندازه می گیرم.
دستگاهی که برای اندازه گیری سرعت جریان آب می باشد، صفحه گردان نامیده می شود.

بیایید یک آزمایش انجام دهیم. یک قطره چکان روی چرخ دستی نصب کنید (شکل 11). قطرات یک مایع رنگی در فواصل زمانی معین از قطره چکان می ریزد. اگر باری به چرخ دستی وصل شود (همانطور که در شکل 11 نشان داده شده است)، در مقدار معینی از آن، ممکن است فواصل بین ردپایی که توسط قطرات بر روی کاغذ باقی می ماند (هنگامی که چرخ دستی حرکت می کند) برابر باشد. این بدان معناست که گاری مسافت مساوی را در بازه های زمانی مساوی طی می کند. شیر قطره چکان را بچرخانید تا قطرات بیشتر بریزند، آزمایش را تکرار می کنیم. رد قطرات در این مورد نیز به نظر می رسد در فواصل مساوی از یکدیگر هستند، هرچند کوچکتر از آزمایش اول. و این بدان معنی است که واگن برقی همان مسیرها را در بازه های زمانی مساوی کمتری طی می کند.

اگر جسمی مسیرهای یکسانی را در فواصل زمانی مساوی طی کند، حرکت آن نامیده می شود لباس فرم.

سرعت حرکت با کمیت فیزیکی به نام سرعت مشخص می شود. مشخص است که هواپیما در حال حرکت است سریعتر از ماشینو یک ماهواره زمین مصنوعی سریعتر از هواپیما است.

سرعتبدن در حرکت یکنواختنشان می دهد که بدن در واحد زمان چقدر مسافت را طی می کند. به عنوان مثال، اگر در هر ساعت یک عابر پیاده 3 کیلومتر و یک هواپیما 900 کیلومتر پرواز کند، می گوییم سرعت عابر پیاده 3 کیلومتر در ساعت و سرعت هواپیما 900 کیلومتر در ساعت است.

اگر معلوم باشد که همان عابر پیاده هر دو ساعت 6 کیلومتر را طی می کند، برای اینکه بفهمیم در 1 ساعت کدام مسیر را طی می کند، باید این 6 کیلومتر را بر 2 ساعت تقسیم کرد که در این صورت باز هم 3 کیلومتر در ساعت به دست می آید. .

بنابراین، برای تعیین سرعت یک جسم در حرکت یکنواخت، باید مسافت طی شده توسط جسم را بر زمان حرکت تقسیم کرد.، یعنی

بیایید تمام مقادیر موجود در این عبارت را با حروف لاتین مشخص کنیم:

س- مسیر، v- سرعت، تی- زمان.

سپس فرمول برای یافتن سرعت را می توان به صورت زیر نشان داد:

در SI، واحد سرعت به عنوان سرعت چنین حرکت یکنواختی در نظر گرفته می شود که در آن یک جسم متحرک به مدت 1 ثانیه مانند مسیری برابر با 1 متر است. این واحد نشان داده شده است یا 1 m / s (بخوانید "متر بر ثانیه" ).

در عمل اغلب از واحد سرعت دیگری استفاده می شود: 1 کیلومتر در ساعت. بیایید رابطه بین واحدهای مختلف سرعت را پیدا کنیم. از آنجایی که 1 کیلومتر = 1000 متر، و 1 ساعت = 60 دقیقه = 3600 ثانیه، می توانیم بنویسیم:

یک مثال را در نظر بگیرید. اجازه دهید لازم باشد سرعت هواپیما معادل 720 کیلومتر بر ساعت را بر حسب متر بر ثانیه بیان کنیم. با تبدیل کیلومترها به متر و ساعت ها به ثانیه، دریافت می کنیم

با حرکت یکنواخت، مقدار عددی سرعت تغییر نمی کند. به عنوان مثال، اگر سرعت یک جسم 60 کیلومتر در ساعت باشد، این مقدار در تمام مدت حرکت ثابت می ماند.

اما سرعت علاوه بر مقدار عددی خود جهت خود را نیز دارد. بنابراین در شکل ها سرعت بدنه به صورت فلش نشان داده شده است (شکل 12). فلش جهت سرعت (و در نتیجه حرکت) بدن را نشان می دهد.

کمیت هایی که دارای جهت در فضا هستند نامیده می شوند کمیت های بردارییا به سادگی بردارها. سرعت یک کمیت برداری است. کمیت برداری، همانطور که بعداً خواهیم دید، یک نیرو نیز هست. از سوی دیگر، مقادیری مانند جرم، مسیر، حجم، بردار نیستند: آنها هیچ جهتی در فضا ندارند و فقط با یک مقدار عددی مشخص می شوند.

جدول 2 مقادیر برخی از سرعت های موجود در طبیعت را نشان می دهد.

جدول 2

سرعت سفر، m/s

همه حرکات ذکر شده در جدول 2 یکنواخت نیستند. فقط صدا، نور و امواج رادیویی، تحت شرایط خاص، با آن منتشر می شوند سرعت ثابت. سرعت اجسام دیگر در روند حرکت تغییر می کند. بنابراین، برای آنها، میانگین یا حداکثر مقادیری که می تواند توسط این اجسام به دست آید، نشان داده شده است.

حرکاتی که در آنها سرعت بدن در نقاط مختلف مسیر متفاوت است را می گویند ناهموار. ناجور.

حرکات ناهموار مشخصه سرعت متوسط. سرعت متوسطحرکت ناهموار مانند سرعت حرکت یکنواخت یافت می شود، یعنی مسیر طی شده توسط جسم بر زمان حرکت تقسیم می شود: فقط مقدار بدست آمده در این مورد ممکن است با سرعت جسم در موارد معینی منطبق نباشد. بخش هایی از مسیر با حرکت ناهموار، بدن در برخی مناطق سرعت کمتری دارد، در برخی دیگر - سرعت بیشتری دارد. برای مثال، قطاری که از ایستگاه خارج می‌شود، سریع‌تر و سریع‌تر حرکت می‌کند. با نزدیک شدن به ایستگاه ، برعکس ، حرکت خود را کند می کند.

فقط با حرکت یکنواخت، سرعت بدن در کل مسیر یک مقدار عددی ثابت دارد.

با دانستن سرعت و زمان حرکت یکنواخت جسم، می توان مسیر طی شده توسط بدن را محاسبه کرد. از فرمول (6.1) نتیجه می شود که
(6.2)
بنابراین، برای یافتن مسافت طی شده با حرکت یکنواخت، باید سرعت بدن را در زمان حرکت ضرب کرد..
اگر مسیر و سرعت مشخص باشد، می توان زمان حرکت را پیدا کرد. از فرمول (6.2) بدست می آوریم
(6.3)
بنابراین، برای پیدا کردن زمان حرکت، باید مسافت طی شده توسط بدن را بر سرعت آن تقسیم کنید.

1. چه حرکتی یکنواخت نامیده می شود؟ 2. سرعت حرکت یکنواخت چه چیزی را نشان می دهد؟ 3- سرعت در حرکت یکنواخت چگونه تعیین می شود؟ 4. اگر سرعت و زمان حرکت مشخص باشد مسافت طی شده چگونه است؟ 5. اگر مسیر و سرعت حرکت مشخص باشد زمان حرکت چگونه است؟ 6. به چه حرکتی ناهموار می گویند؟ 7- شرایط آزمایش نشان داده شده در شکل 11 چگونه باید تغییر کند تا حرکت گاری ناهموار شود؟ در این حالت فواصل بین آثار باقی مانده از سقوط قطره ها چگونه تغییر می کند؟ 8. سرعت متوسط ​​چگونه است؟ 9. به چه کمیت هایی بردار می گویند؟ چگونه در تصاویر به تصویر کشیده شده اند؟
وظایف تجربی 1. میانگین سرعتی که 100 متر می دوید را تعیین کنید. 2. اگر ماشین ساعتی اسباب بازی در خانه دارید، پس از انجام اندازه گیری های لازم، میانگین سرعت حرکت آن را بیابید. نتایج اندازه گیری ها و محاسبات را در دفترچه یادداشت کنید.

این موضوع نه تنها برای دانش آموزان دبیرستانی، بلکه حتی برای بزرگسالان نیز مفید خواهد بود. علاوه بر این، این مقاله برای والدینی که می خواهند چیزهای ساده ای از علوم طبیعی را برای فرزندان خود توضیح دهند، جالب خواهد بود. در میان بسیار موضوعات مهمسرعت در فیزیک است

اغلب، دانش‌آموزان نمی‌توانند بفهمند که چگونه مسائل را حل کنند، بین انواع سرعت‌های موجود تمایز قائل شوند و حتی درک تعاریف علمی دشوارتر است. در اینجا ما همه چیز را به زبانی در دسترس تر در نظر خواهیم گرفت، به طوری که همه چیز نه تنها واضح، بلکه حتی جالب است. اما هنوز باید برخی چیزها را به خاطر بسپارید، زیرا علوم فنی(فیزیک و ریاضی) نیاز به حفظ فرمول ها، واحدهای اندازه گیری و البته معانی نمادها در هر فرمول دارد.

کجا پیدا می شود؟

برای شروع، بیاد بیاوریم که این مبحث به بخشی از فیزیک به عنوان مکانیک، زیربخش "سینماتیک" اشاره دارد. علاوه بر این، مطالعه سرعت به اینجا ختم نمی شود، در بخش های زیر خواهد بود:

• اپتیک،
• ارتعاشات و امواج
• ترمودینامیک،
• فیزیک کوانتومی و غیره

همچنین مفهوم سرعت در شیمی، زیست شناسی، جغرافیا، علوم کامپیوتر یافت می شود. در فیزیک، موضوع "سرعت" بیشتر اتفاق می افتد و به طور عمیق مورد مطالعه قرار می گیرد.

علاوه بر این، این کلمه در زندگی روزمره توسط همه ما به خصوص در بین رانندگان، رانندگان استفاده می شود تکنولوژی حمل و نقل. حتی آشپزهای با تجربه هم گاهی از عبارتی مانند سفیده تخم مرغ را با همزن با سرعت متوسط ​​بزنید.

سرعت چیست؟

سرعت در فیزیک یک کمیت سینماتیکی است. یعنی مسافت طی شده توسط یک جسم در یک بازه زمانی معین. فرض کنید یک مرد جوان از خانه به یک فروشگاه حرکت می کند و دویست متر را در یک دقیقه طی می کند. برعکس، مادربزرگ پیرش عبور خواهد کردهمان مسیر در شش دقیقه در گام های کوچک. یعنی پسر بسیار سریعتر از بستگان مسن خود حرکت می کند ، زیرا سرعت او بسیار بیشتر است و گام های بلند بسیار سریع برمی دارد.

همین امر در مورد خودرو نیز صدق می کند: یک خودرو سریعتر و دیگری کندتر می رود زیرا سرعت ها متفاوت است. بعداً نمونه های متعددی را در رابطه با این مفهوم بررسی خواهیم کرد.

فرمول

در درس در مدرسه، فرمول سرعت در فیزیک لزوما در نظر گرفته می شود تا حل مسائل راحت باشد.

• V به ترتیب سرعت حرکت است.
• S فاصله ای است که بدن هنگام حرکت از یک نقطه در فضا به نقطه دیگر طی می کند.
• t - زمان سفر.

شما باید فرمول را به خاطر بسپارید، زیرا در آینده هنگام حل بسیاری از مشکلات مفید خواهد بود و نه تنها. برای مثال، ممکن است تعجب کنید که چقدر سریع می توانید از خانه به محل کار یا مدرسه بروید. اما می توانید از قبل با استفاده از نقشه روی تلفن هوشمند یا رایانه خود یا با استفاده از نسخه کاغذی، دانستن مقیاس و همراه داشتن یک خط کش، فاصله را دریابید. در مرحله بعد، زمان قبل از شروع حرکت را یادداشت می کنید. با رسیدن به مقصد، ببینید چند دقیقه یا چند ساعت بدون توقف گذشت.

چه چیزی اندازه گیری می شود؟

سرعت اغلب با استفاده از سیستم واحدهای SI اندازه گیری می شود. در زیر نه تنها واحدها، بلکه نمونه هایی از کاربرد آنها نیز وجود دارد:

• کیلومتر در ساعت (کیلومتر در ساعت) - حمل و نقل؛
• متر بر ثانیه (متر در ثانیه) - باد؛
• کیلومتر در ثانیه (کیلومتر در ثانیه) - اشیاء فضایی، موشک.
• میلی متر در ساعت (میلی متر در ساعت) - مایعات.

بیایید ابتدا بفهمیم که خط کسری از کجا آمده است و چرا واحد اندازه گیری دقیقاً همین است. به فرمول فیزیک سرعت دقت کنید. چی میبینی؟ صورتگر S (فاصله، مسیر) است. مسافت چگونه اندازه گیری می شود؟ بر حسب کیلومتر، متر، میلی متر. در مخرج، به ترتیب، t (زمان) - ساعت، دقیقه، ثانیه. از این رو، واحدهای اندازه گیری کمیت دقیقاً همان چیزی است که در ابتدای این بخش ارائه شده است.

بیایید مطالعه فرمول سرعت در فیزیک را با شما ادغام کنیم: بدن در یک دوره زمانی خاص بر چه فاصله ای غلبه خواهد کرد؟ مثلاً یک نفر در عرض 1 ساعت 5 کیلومتر راه می رود. مجموع: سرعت یک فرد 5 کیلومتر در ساعت است.

به چه چیزی بستگی دارد؟

اغلب معلمان این سوال را از دانش آموزان می پرسند: "چه چیزی سرعت را تعیین می کند؟". دانش آموزان اغلب گم می شوند و نمی دانند چه بگویند. در واقع همه چیز بسیار ساده است. فقط به فرمول نگاه کنید تا یک اشاره ظاهر شود. سرعت یک جسم در فیزیک به زمان حرکت و فاصله بستگی دارد. اگر حداقل یکی از این پارامترها ناشناخته باشد، حل مشکل غیرممکن خواهد بود. علاوه بر این، انواع دیگری از سرعت ها را می توان در مثال یافت که در بخش های بعدی این مقاله مورد بحث قرار خواهد گرفت.

در بسیاری از وظایف در سینماتیک، شما باید نمودارهای وابستگی بسازید، که در آن محور X زمان و محور Y مسافت، مسیر است. از روی چنین تصاویری می توان به راحتی ماهیت سرعت حرکت را ارزیابی کرد. شایان ذکر است که در بسیاری از مشاغل مرتبط با حمل و نقل، ماشین های الکتریکی اغلب از گرافیک استفاده می کنند. مثلا در راه آهن.

در زمان مناسب، سرعت را اندازه گیری کنید

موضوع دیگری وجود دارد که دانش آموزان دبیرستانی را می ترساند - سرعت آنی. در فیزیک، این مفهوم به عنوان تعریفی از بزرگی سرعت در یک دوره زمانی آنی رخ می دهد.

بیایید به یک مثال ساده نگاه کنیم: راننده در حال رانندگی یک قطار است، دستیار او هر از گاهی سرعت را تماشا می کند. شما می توانید آن را از دور ببینید. شما باید بررسی کنید قطار با چه سرعتی در حال حرکت است. دستیار راننده در ساعت 16:00 سرعت را 117 کیلومتر در ساعت گزارش می دهد. این سرعت لحظه ای است که دقیقا در ساعت 4 بعد از ظهر ثبت شده است. سه دقیقه بعد سرعت به 98 کیلومتر در ساعت رسید. این نیز سرعت لحظه ای نسبت به 16 ساعت 03 دقیقه است.

شروع حرکت

بدون سرعت اولیه، فیزیک تقریباً هیچ حرکتی از تجهیزات حمل و نقل را نشان نمی دهد. این پارامتر چیست؟ این سرعتی است که جسم شروع به حرکت می کند. فرض کنید یک خودرو نمی تواند بلافاصله با سرعت 50 کیلومتر در ساعت حرکت کند. او نیاز به سرعت بخشیدن دارد. هنگامی که راننده پدال را فشار می دهد، ماشین شروع به حرکت نرم می کند، مثلاً ابتدا با سرعت 5 کیلومتر در ساعت، سپس به تدریج 10 کیلومتر در ساعت، 20 کیلومتر در ساعت و غیره (5 کیلومتر در ساعت سرعت اولیه است). ).

البته میتونی درست کنی شروع ناگهانی، که برای دوندگان ورزشکار هنگام ضربه زدن به توپ تنیس با راکت اتفاق می افتد، اما هنوز هم همیشه یک سرعت اولیه وجود دارد. طبق استانداردهای ما، فقط ستارگان، سیارات و ماهواره های کهکشان ما آن را ندارند، زیرا ما نمی دانیم این حرکت چه زمانی و چگونه آغاز شد. در واقع، تا زمان مرگ، اشیاء فضایی نمی توانند متوقف شوند، آنها همیشه در حرکت هستند.

سرعت یکنواخت

سرعت در فیزیک ترکیبی از پدیده ها و ویژگی های فردی است. حرکت یکنواخت و غیر یکنواخت، منحنی و مستطیل نیز وجود دارد. بیایید مثالی بزنیم: شخصی با همان سرعت در امتداد یک جاده مستقیم راه می رود و از نقطه A تا نقطه B به فاصله 100 متری غلبه می کند.

از یک طرف، می توان آن را سرعت مستقیم و یکنواخت نامید. اما اگر سنسورهای سرعت و مسیر بسیار دقیق را به یک شخص متصل کنید، می بینید که هنوز تفاوت وجود دارد. سرعت ناهموار زمانی است که سرعت به طور منظم یا دائم تغییر می کند.

در زندگی روزمره و تکنولوژی

سرعت حرکت در فیزیک در همه جا وجود دارد. حتی میکروارگانیسم ها حرکت می کنند، البته با سرعت بسیار پایین. شایان ذکر است که چرخش وجود دارد که با سرعت نیز مشخص می شود، اما دارای یک واحد اندازه گیری - دور در دقیقه (دور در دقیقه) است. به عنوان مثال، سرعت چرخش درام به داخل ماشین لباسشویی. این واحداندازه گیری در هر مکانی که مکانیسم ها و ماشین آلات (موتورها، موتورها) وجود دارد استفاده می شود.

در جغرافیا و شیمی

حتی آب هم سرعت حرکت دارد. فیزیک فقط یک علم فرعی در زمینه فرآیندهای رخ داده در طبیعت است. به عنوان مثال، سرعت باد، امواج در دریا - همه اینها با پارامترهای فیزیکی معمول، مقادیر اندازه گیری می شود.

مطمئناً بسیاری از شما با عبارت «سرعت یک واکنش شیمیایی» آشنا هستید. فقط در شیمی معنای متفاوتی دارد، زیرا به این معنی است که این یا آن فرآیند چقدر طول خواهد کشید. به عنوان مثال، اگر ظرف را تکان دهید، پرمنگنات پتاسیم سریعتر در آب حل می شود.

سرعت خفا

پدیده های نامرئی وجود دارد. به عنوان مثال، ما نمی توانیم ببینیم که ذرات نور، تابش های مختلف چگونه حرکت می کنند، صدا چگونه منتشر می شود. اما اگر حرکت ذرات آنها وجود نداشت، هیچ یک از این پدیده ها در طبیعت وجود نداشت.

علوم کامپیوتر

تقریباً هر فرد مدرن هنگام کار بر روی رایانه با مفهوم "سرعت" روبرو می شود:

• سرعت اینترنت؛
• سرعت بارگذاری صفحه؛
• سرعت بارگذاری پردازنده و غیره

تعداد زیادی مثال از سرعت حرکت در فیزیک وجود دارد.

مقاله را با دقت بخوانید، با مفهوم سرعت آشنا شدید، فهمیدید که چیست. اجازه دهید این مطالب به شما کمک کند بخش "مکانیک" را عمیقاً مطالعه کنید، به آن علاقه نشان دهید و هنگام پاسخ دادن در دروس بر ترس غلبه کنید. از این گذشته، سرعت در فیزیک یک مفهوم رایج است که به راحتی قابل یادآوری است.

سرعتمشخصه کمی حرکت بدن است.

سرعت متوسطیک کمیت فیزیکی برابر با نسبت بردار جابجایی نقطه به فاصله زمانی Δt است که طی آن این جابجایی رخ داده است. جهت بردار سرعت متوسط ​​با جهت بردار جابجایی منطبق است. سرعت متوسط ​​با فرمول تعیین می شود:

سرعت فوری، یعنی سرعت در یک لحظه معین از زمان یک کمیت فیزیکی است برابر با حدی که سرعت متوسط ​​با کاهش بی نهایت در بازه زمانی Δt به آن میل می کند:

به عبارت دیگر، سرعت لحظه ای در یک لحظه معین از زمان، نسبت یک حرکت بسیار کوچک به یک دوره زمانی بسیار کوچک است که در طی آن این حرکت رخ داده است.

بردار سرعت لحظه ای به صورت مماس بر مسیر حرکت جسم هدایت می شود (شکل 1.6).

برنج. 1.6. بردار سرعت لحظه ای.

در سیستم SI سرعت بر حسب متر بر ثانیه اندازه گیری می شود، یعنی واحد سرعت را سرعت چنین حرکت یکنواخت یکنواختی می دانند که در آن بدن در یک ثانیه مسافت یک متر را طی می کند. واحد سرعت مشخص می شود ام‌اس. اغلب سرعت در واحدهای دیگر اندازه گیری می شود. به عنوان مثال، هنگام اندازه گیری سرعت ماشین، قطار و غیره. واحد اندازه گیری که معمولاً استفاده می شود کیلومتر در ساعت است:

1 کیلومتر در ساعت = 1000 متر / 3600 ثانیه = 1 متر / 3.6 ثانیه

1 متر بر ثانیه = 3600 کیلومتر / 1000 ساعت = 3.6 کیلومتر در ساعت

اضافه شدن سرعت ها

سرعت بدن در سیستم های مختلفمرجع کلاسیک را به هم متصل می کند قانون جمع سرعت.

سرعت بدن نسبت به چارچوب مرجع ثابتبرابر است با مجموع سرعت های جسم در چارچوب مرجع متحرکو متحرک ترین چارچوب مرجع نسبت به ثابت.

مثلا، قطار مسافربریدر طول راه آهن با سرعت 60 کیلومتر در ساعت حرکت می کند. فردی با سرعت 5 کیلومتر در ساعت در کالسکه این قطار قدم می زند. اگر راه آهن را بی حرکت در نظر بگیریم و آن را به عنوان چارچوب مرجع در نظر بگیریم، سرعت یک فرد نسبت به چارچوب مرجع (یعنی نسبت به راه آهن) برابر با اضافه شدن سرعت قطار و شخص خواهد بود یعنی

60 + 5 = 65 اگر فرد در همان جهت قطار راه می رود

60 - 5 = 55 اگر شخص و قطار در جهات مختلف حرکت کنند

با این حال، این تنها در صورتی صادق است که شخص و قطار در یک خط حرکت کنند. اگر فردی در یک زاویه حرکت کند، این زاویه باید در نظر گرفته شود، به یاد داشته باشید که سرعت است کمیت برداری.

حالا بیایید به مثالی که در بالا توضیح داده شد با جزئیات بیشتر نگاه کنیم - با جزئیات و تصاویر.

بنابراین، در مورد ما، راه آهن است چارچوب مرجع ثابت. قطاری که در این جاده در حال حرکت است چارچوب مرجع متحرک. ماشینی که فرد روی آن راه می رود بخشی از قطار است.

بیایید سیستم مختصات XOY را با سیستم مرجع ثابت (شکل 1.7) و سیستم مختصات XP O P Y P را با سیستم مرجع متحرک مرتبط کنیم (به بخش سیستم مرجع نیز مراجعه کنید). و اکنون بیایید سعی کنیم سرعت یک فرد را نسبت به یک چارچوب مرجع ثابت، یعنی نسبت به راه آهن پیدا کنیم.

این قانون اضافه جابجایی. در مثال ما، حرکت یک نفر نسبت به راه آهن برابر است با مجموع حرکات یک نفر نسبت به واگن و واگن نسبت به راه آهن.

برنج. 1.7. قانون جمع جابجایی ها.

این قانون است سرعت اضافه:

سرعت جسم نسبت به چارچوب مرجع ثابت برابر است با مجموع سرعت های جسم در چارچوب مرجع متحرک و سرعت خود قاب متحرک نسبت به حالت ثابت.

فکر می‌کنید چه کسی سریع‌تر حرکت می‌کند، کشاورز واسچکین، ماشین رنویا هواپیمای بوئینگ؟ کدام یک از آنها سریعتر از مسکو به کراسنودار می رسند؟ پاسخ واضح است رنو سریعتر از Vasechkin است، اما کندتر از Boeing.

یعنی ما نه تنها می دانیم اجسام مختلف چگونه حرکت می کنند، بلکه می توانیم سرعت آنها را نیز مقایسه کنیم. سرعت در فیزیک چیست؟ چگونه سرعت یک جسم را پیدا کنیم و واحدهای سرعت کدامند؟

سرعت در فیزیک: چگونه سرعت را پیدا کنیم؟

در کلاس هفتم مفهوم سرعت در درس فیزیک مطرح می شود. بدون شک، همه دانش آموزان در این لحظه از قبل با این کلمه آشنا هستند و معنی آن را درک می کنند.

• آنها همچنین می دانند که سرعت بر حسب کیلومتر در ساعت اندازه گیری می شود و با حرف V نشان داده می شود.

اما بعید است که آنها بتوانند به طور منسجم توضیح دهند که سرعت در فیزیک چیست، واحدهای سرعت چیست. به همین دلیل است که این مفهوم به ظاهر ساده نیاز به توضیح و تحلیل دارد.

در فیزیک، سرعت حرکت Vasechkin، Renault و Boeing سرعت آنها را نامید.و این سرعت مشخص می کند که هر یک از شرکت کنندگان این سفر در واحد زمان بر کدام مسیر غلبه می کنند. و اگر در طول پرواز بر مسافت 1350 کیلومتری بین مسکو و کراسنودار در دو ساعت غلبه کنیم، با ماشین کمتر از 15 ساعت زمان نیاز نداریم، سپس واسچکین بی پروا می تواند تمام تعطیلات خود را با سرعت پیاده روی کند و پیاده روی کند. فقط برای اینکه مادرشوهرم را ببوسم، پنکیک بخورم و هواپیما را به مقصد مسکو بگیرم تا روز دوشنبه سر وقت کار باشم، به آن مکان برسید.

بر این اساس، در هر واحد زمان در ساعت، هواپیما 670 کیلومتر، خودرو 90 کیلومتر و توریست واسچکین تا پنج کیلومتر از جاده را تکان می دهد. و بعد می گویند سرعت هواپیما 670 کیلومتر در ساعت، ماشین 90 کیلومتر و عابر پیاده 5 کیلومتر در ساعت است. یعنی سرعت با تقسیم مسافت طی شده در واحد زمان بر ساعت، دقیقه یا ثانیه تعیین می شود.

واحدهای سرعت

در عمل از واحدهایی مانند km/h، m/s و برخی دیگر استفاده می شود. آنها سرعت را با حرف v، فاصله را با حرف s و زمان را با حرف t نشان می دهند. فرمول یافتن سرعت در فیزیکبه نظر می رسد که:

• V = s / t،

جایی که s مسافت طی شده است
t زمان صرف شده برای غلبه بر این مسیر است

و اگر لازم باشد سرعت را نه بر حسب کیلومتر در ساعت، بلکه بر حسب متر بر ثانیه محاسبه کنیم، محاسبه مجدد به شرح زیر انجام می شود. از آنجایی که 1 کیلومتر = 1000 متر، و 1 ساعت = 60 دقیقه = 3600 ثانیه، می توانیم بنویسیم: 1 کیلومتر در ساعت = (1000 متر) / (3600 ثانیه). و سپس سرعت هواپیما برابر خواهد بود: 670 کیلومتر در ساعت \u003d 670 × (1000 متر) / (3600 ثانیه) \u003d 186 متر در ثانیه

سرعت علاوه بر مقدار عددی دارای جهت نیز می باشد بنابراین در شکل ها سرعت با فلش نشان داده شده و کمیت برداری نامیده می شود.

سرعت متوسط ​​در فیزیک

به یک نکته دیگر توجه کنیم. در مثال ما، راننده ماشین با سرعت 90 کیلومتر در ساعت رانندگی می کرد. در بزرگراه می توانست با آن سرعت به طور مساوی رانندگی کند برای مدت طولانی. اما با عبور از شهرهای مختلف در طول مسیر، یا پشت چراغ راهنمایی توقف می کرد، یا در راهبندان می خزید، یا در چند لحظه کوتاه سرعت خوبی می گرفت.

آن ها سرعت او در نقاط مختلف مسیر ناهموار بود. در این حالت مفهوم سرعت متوسط ​​معرفی می شود. سرعت متوسط ​​در فیزیک با V نشان داده می شود _avو همان سرعت با حرکت یکنواخت در نظر گرفته می شود. فقط مسافت کل سفر را بگیرید و بر کل زمان تقسیم کنید.