平均速度は測定単位です。移動速度

30.03.2019

農学者ヴァセチキンは誰がより速く動くと思いますか、ルノー車それともボーイングの飛行機でしょうか？どちらがモスクワからクラスノダールまでより早く到着しますか? 答えは明白で、ルノーはバセチキンより速いですが、ボーイングよりは遅いです。

つまり、さまざまな物体がどのように動くかを知るだけでなく、その速度を比較することもできます。物理学における速度とは何ですか? 物体の速度を求める方法と速度の単位は何ですか?

物理学における速度: 速度を見つける方法は?

7年生では、物理の授業で速度の概念が導入されます。間違いなく、この瞬間までにすべての学童はすでにこの言葉に精通しており、それが何を意味するかを想像しています。また、速度は km/h で測定されることも知っています。しかし、彼らが物理学における速度とは何か、速度の単位は何かを一貫して説明できる可能性は低いです。だからこそ、この一見単純な概念には説明と分析が必要なのです。

物理学では、バセチキン、ルノー、ボーイングの移動速度を移動速度と呼びます。そしてこの速度は、この旅の各参加者が単位時間あたりにどの道を乗り越えるかを特徴づけます。そして、飛行機でモスクワとクラスノダールの間の1350キロの距離を2時間で乗り越えるなら、車で15時間以上かかりますが、徒歩なら、無謀なヴァセチキンは休暇中ずっと早足で歩くことができます。その場所に到着したのは、義母にキスをし、パンケーキを食べ、月曜日の仕事に間に合うようにモスクワ行きの飛行機に乗るためだけだった。したがって、1時間あたりの単位時間当たり、飛行機は670キロメートル飛行し、車は90キロメートル移動し、観光客のヴァセチキンは5キロメートルもの道路を手を振ることになります。そして、飛行機の速度は時速670キロ、自動車は時速90キロ、歩行者は時速5キロと言われます。つまり、速度は単位時間当たりの移動距離を時間、分、または秒で割ることによって求められます。

速度の単位

実際には、km / h、m / s、その他の単位が使用されます。文字 v は速度、文字 s は距離、文字 t は時間を表します。 物理学で速度を求める公式次のようになります: v=(s)/(t)。

また、速度を時速キロメートルではなく秒速メートルで再計算する必要がある場合、再計算は次のように行われます。 1 km = 1000 m、1 時間 = 60 分 = 3600 秒なので、1 km / h = (1000 m) / (3600 秒) と書くことができます。そして、航空機の速度は次のようになります：670 km / h \u003d 670 ×（1000 m）/（3600 s）\u003d 186 m / s

速度には数値のほかに方向があるため、図中では速度を矢印で示し、ベクトル量と呼びます。

物理学における平均速度

もう 1 点注意してください。この例では、車のドライバーは時速 90 km の速度で運転していました。高速道路では、彼はその速度で均等に運転できた長い間。しかし、途中でさまざまな都市を通過する際、彼は信号で止まり、それから交通渋滞の中を這い、そして急遽ダイヤルを回した。良いスピード。それらの。道のさまざまな部分での彼の速度は均一ではありませんでした。この場合、平均速度の概念が導入されます。物理学における平均速度を表す v_avの速度と同じように考慮されます。等速運動。合計移動距離を合計時間で割るだけです。

例1

たとえば、車が道路に沿って移動しており、その中に人がいます。彼らは高速道路での輸送とともに移動を実行します。つまり、人は道路に対して空間内を移動しますが、車自体に対しては移動しません。

この例から、最初に、科学では基準点と呼ばれる、動いていると考えられる物体を決定する必要があることがわかります。座標系は時間の測定方法と密接に関係しており、その結果、基準の概念が形成されます。

基本的に、体の位置は座標によって与えられます。 1 つの例を分析してみましょう: 地球の近くの軌道上のステーションのサイズは無視でき、移動の軌跡のみが計算できます。宇宙船駅に停泊中。したがって、物理的要素の寸法は無視でき、場合によっては身体が物質的な点とみなされることもあります。指定された値が移動する線は軌跡と呼ばれ、その長さはパスと呼ばれます。経路の単位はメートル(m)です。機械式ムーブメント速度、変位、加速度という 3 つの生理学的量によって特徴付けられます。

機械の動きの速度の概念

定義 2

速度は、この相互作用が発生した時間間隔に対する物体の動きに等しい物理量です。

メカニカルな動きは、体（点）がどれだけ速く動くかによっても評価されます。これが移動速度です。速度とはベクトル量の概念です。完全に設定するには、最初に測定された速度の方向と大きさを直接確立する必要があります。原則として、要素の速度は運動の軌跡に沿って考慮されます。この場合、調査対象のオブジェクトの値は、単位時間内に移動する経路として決定されます。言い換えれば、運動の軌跡の正しい係数を見つけるには、体の経路を通過した時間で割る必要があります。

定義 3

瞬間速度は、特定の瞬間または軌道上の特定の点における点の速度です。

これは、数値的には限界に等しいベクトル物理量です。平均速度非常に短い期間の間。示された軌跡は、時間に関するベクトルの一次導関数です。瞬間速度ベクトルは、身体のさらなる移動方向の運動線の接線方向に決定されます。

この値は、オブジェクトの動きを正確に表現します。この瞬間時間。

たとえば、ある時点で車に乗っているときに、ドライバーが速度計を見て、表示が 100 km/h を示していることに気づきます。次に、矢印は90 km / hを指し、数分後には110 km / hを指します。

備考1

特定の時点での瞬間的な輸送速度の値が、受信した計器の測定値となります。

「瞬間速度」という概念に物理的な意味はあるのでしょうか？この用語は、空間内の要素の動きの変化によって特徴付けられます。しかし、その位置がどのように変化したかを知るためには、一定期間にわたる動きを観察する必要があります。

最も先進的な速度測定装置でも、特定の期間、つまり有限の時間間隔にわたる動きを測定します。「そのときの物体の速度」という定義は、物理学の観点からは正しくないと考えられます。しかし、この理論は数学の計算において非常に便利なので、常に使用されます。

速度加算の法則

固定された基準概念に対する物理的な物体の速度は、常に移動系に対する要素の動きのベクトル和に等しくなります。この理論は、特定の期間における物体の位置を正確に決定するのに役立ちます。

この法則を理解するには、2 つの基準系を考慮する必要があり、そのうちの 1 つは固定基準点 $O$ に関連付けられています。この概念を $K$ で表し、これを固定と呼びます。

2 番目のシステムは $K'$ で示され、物体 $O$ に対して速度 $ \bar(u)$ で移動するとみなされます。

速度はベクトル量であることを理解する必要があります。運動の軌跡からベクトルの速度の方向だけを求めることができます。速度ベクトルは、現在移動している物体が通過する軌道の接線方向に向けられます。

負の速度

備考2

選択した参照フレーム内で物体が座標軸から反対方向に移動する場合、物体の速度は負の値になることがあります。

英国の科学者、ロバータ・ボイドは、パルスのピークが光源から離れるのではなく、光源に向かって移動する「負の」速度を光ビームに割り当てることができました。興味深いことに、特別な方法で媒質を変えて光を通過させると、光パルスの速度を簡単に制御することができます。つまり、光パルスを「フリーズ」させたり、数万倍遅くしたり、あるいは完全に停止したりすることさえ可能です。

この側面では、光パルスの 1 つのビームの伝播速度を決定する群速度について話しています。散乱により、この要素は個々の光子よりも数桁遅く移動することができ、またその逆も同様で、真空中の光の速度よりも速く移動することができます。

でこの場合私たちは自然法則の違反について話しているのではありません。なぜなら、インパルスの最初の光子が最後まで到達するのではなく、「光よりも速く」。光ビームを停止する場合、再放射を伴う準備された媒体によるパルスの吸収について話す必要があります。これですべてが救われます重要なパラメータ元のオブジェクト、「最後のフォトンまで」。

このトピックは高校生だけでなく、大人にとっても役立つでしょう。さらに、この記事は、自然科学の簡単なことを子供たちに説明したい親にとっても興味深いものとなるでしょう。非常に重要なトピック物理学における速度です。

多くの場合、学生は問題の解決方法や利用可能な速度の種類を区別することができず、科学的な定義を理解することはさらに困難です。ここでは、すべてが明確であるだけでなく、興味深いものになるように、すべてをよりアクセスしやすい言語で検討します。しかし、まだ覚えておかなければならないことがいくつかあります。技術科学(物理学と数学) は、公式、測定単位、そしてもちろん、各公式内の記号の意味を暗記する必要があります。

どこで見つかりますか?

まず最初に、このトピックは力学のような物理学のセクション、サブセクション「運動学」について言及していることを思い出してください。さらに、速度の研究はここで終了せず、次のセクションで説明します。

光学、
振動と波
熱力学、
量子物理学など。

また、速度の概念は化学、生物学、地理学、コンピューターサイエンスにも見られます。物理学では、「速度」というトピックが最も頻繁に登場し、深く研究されています。

さらに、この言葉は私たち全員、特に自動車運転者やドライバーの間で日常生活で使用されています。輸送技術。ベテランの料理人でも「卵白はミキサー中速で泡立てる」などという表現をすることがあります。

速度とは何ですか?

物理学における速度は運動学的な量です。一定時間内に物体が移動する距離を意味します。若い男性が家から店まで 200 メートルを 1 分間で移動するとします。それどころか、彼のおばあちゃんは、通り過ぎます同じルートを少しずつ6分で進みます。つまり、その男は年配の親戚よりもはるかに速く移動し、速度がはるかに向上し、非常に速い長いステップを踏みます。

車についても同じことが言えます。速度が異なるため、一方の車は速く進み、もう一方の車は遅くなります。後で、この概念に関連する多数の例を検討します。

式

学校の授業では、問題を解くのに便利にするために、必然的に物理の速さの公式が考慮されます。

V はそれぞれ移動速度です。
S は、空間内のある点から別の点に移動するときに体がカバーする距離です。
t - 移動時間。

公式は覚えておくべきです。それは、将来、問題を解決するだけでなく、多くの問題を解決するときにも役立つからです。たとえば、家から職場や学校までどれくらいの速さで行けるか疑問に思うかもしれません。しかし、スマートフォンやパソコンの地図や紙の地図を使って、縮尺を知って定規を持っていれば、事前に距離を知ることができます。次に、動き始めるまでの時間を記録します。目的地に到着したら、停車せずに何分または何時間かかったかを確認します。

何が測定されるのですか?

速度は、SI 単位系を使用して測定されることがほとんどです。以下に単位だけでなく、それらが適用される例も示します。

km/h (キロ毎時) - 輸送。
m/s (メートル/秒) - 風。
km/s (キロメートル毎秒) - 宇宙物体、ロケット。
mm/h (ミリメートル毎時) - 液体。

まず、分数線がどこから来たのか、そしてなぜその測定単位なのかを理解しましょう。速度の物理公式に注意してください。何が見えますか？分子は S (距離、経路) です。距離はどのように測定されますか? キロメートル、メートル、ミリメートル。分母はそれぞれ、t (時間) - 時、分、秒です。したがって、量の測定単位は、このセクションの冒頭で示したものとまったく同じです。

次のように、物理学における速度の公式の研究を統合しましょう。特定の時間内に物体はどのくらいの距離を超えるでしょうか? たとえば、人は 1 時間で 5 キロメートルを歩きます。合計: 人の速度は 5 km/h です。

それは何に依存しているのでしょうか？

多くの場合、教師は生徒に「何が速度を決定するのですか?」という質問をします。学生は道に迷って何を言えばいいのか分からないことがよくあります。実際、すべては非常にシンプルです。数式を見るだけでヒントが表示されます。物理学における物体の速度は、運動時間と距離によって決まります。これらのパラメーターの少なくとも 1 つが不明な場合、問題を解決することは不可能になります。さらに、この例では他のタイプの速度も確認できます。これについては、この記事の次のセクションで説明します。

運動学の多くのタスクでは、X 軸が時間、Y 軸が距離とパスである依存関係グラフを作成する必要があります。このような画像から、動きの速度の性質を簡単に評価できます。輸送に関連する多くの職業では、電気機械がグラフィックスを使用することが多いことは注目に値します。たとえば、鉄道で。

適切なタイミングで速度を測定する

中学生を怖がらせるもう一つのトピックは、瞬間的なスピードです。物理学では、この概念は瞬間的な速度の大きさの定義として使用されます。

簡単な例を見てみましょう。運転手は電車を運転しており、助手は時々速度を監視しています。遠くにそれが見えます。電車が今どのくらいの速度で走っているかを確認する必要があります。運転助手は午後4時に速度が117km/hであると報告した。これは午後 4 時ちょうどに記録された瞬間速度です。 3分後の速度は98km/hになった。これも16時間03分に対する相対的な瞬間速度です。

移動の開始

初速がなければ、物理学は輸送機器の動きをほとんど表現できません。このパラメータは何ですか? これは物体が動き始める速度です。車が時速 50 km の速度で瞬時に動き始めることができないとします。彼女はスピードを上げる必要がある。ドライバーがペダルを踏むと、車はたとえば最初は 5 km/h の速度で動き始め、徐々に 10 km/h、20 km/h と速度が上がります (5 km/h が初速度です)。。

もちろん作ることもできます突然の始まりこれはランナーやアスリートがラケットでテニスボールを打つときに起こりますが、それでも初速度は常に存在します。私たちの基準によれば、この動きがいつどのように始まったのかわからないため、銀河系の星、惑星、衛星だけがそれを持っていません。実際、宇宙物体は死ぬまで止まることはできず、常に動き続けます。

均一な速度

物理学における速度は、個々の現象と特性の組み合わせです。均一運動と不均一運動、曲線運動と直線運動もあります。例を挙げてみましょう。人は直線道路に沿って同じ速度で歩き、点 A から点 B まで 100 メートルの距離を越えます。

一方で、これは直線的かつ均一な速度と呼ぶことができます。しかし、非常に正確な速度センサーとルートセンサーを人に取り付けると、まだ違いがあることがわかります。不均一な速度とは、速度が定期的または継続的に変化することです。

日常生活とテクノロジーの中で

物理学における運動速度はどこにでも存在します。微生物も、非常に遅い速度ではありますが、動きます。速度によっても特徴付けられる回転がありますが、測定単位はrpm（毎分回転数）であることに注意する価値があります。たとえば、ドラムの回転速度は、洗濯機. このユニット測定は機構や機械 (エンジン、モーター) があるところではどこでも使用されます。

地理学と化学では

水にも移動速度があります。物理学は、自然界で起こるプロセスの分野における補助的な科学にすぎません。たとえば、風速、海の波 - これらすべては通常の物理的パラメータ、量によって測定されます。

「化学反応速度」という言葉をご存知の方も多いと思います。化学においてのみ、このプロセスまたはそのプロセスがどれくらいの時間行われるかを意味するため、これは別の意味を持ちます。たとえば、過マンガン酸カリウムは容器を振ると水に早く溶けます。

ステルススピード

目に見えない現象があります。たとえば、光の粒子やさまざまな放射線がどのように移動するか、音がどのように伝播するかを見ることはできません。しかし、もしそれらの粒子の動きがなければ、これらの現象はどれも自然界には存在しないでしょう。

コンピュータサイエンス

ほとんどすべての現代人は、コンピューターで作業しているときに「速度」の概念に直面します。

インターネット速度。
ページの読み込み速度。
プロセッサの読み込み速度など。

物理学における運動速度の例は膨大にあります。

記事を注意深く読む、あなたはスピードの概念を知り、それが何であるかを学びました。この教材は、「力学」セクションを深く学習し、興味を示し、レッスンで答えるときの恐怖を克服するのに役立ちます。結局のところ、物理学における速度は覚えやすい一般的な概念です。

農学者のヴァセチキンとルノーの車とボーイングの飛行機ではどちらが速く動くと思いますか? どちらがモスクワからクラスノダールまでより早く到着しますか? 答えは明白で、ルノーはバセチキンより速いですが、ボーイングよりは遅いです。

物理学における速度: 速度を見つける方法は?

7年生では、物理の授業で速度の概念が導入されます。間違いなく、この瞬間までにすべての学童はすでにこの言葉に精通しており、それが何を意味するかを想像しています。

また、速度は km/h で測定され、文字 V で示されることも知っています。

しかし、彼らが物理学における速度とは何か、速度の単位は何かを一貫して説明できる可能性は低いです。だからこそ、この一見単純な概念には説明と分析が必要なのです。

物理学では、バセチキン、ルノー、ボーイングの移動速度 彼らのスピードを呼びました。そしてこの速度は、この旅の各参加者が単位時間あたりにどの道を乗り越えるかを特徴づけます。そして、飛行機でモスクワとクラスノダールの間の1350キロの距離を2時間で乗り越えるなら、車で15時間以上かかりますが、徒歩なら、無謀なヴァセチキンは休暇中ずっと早足で歩くことができます。その場所に到着したのは、義母にキスをし、パンケーキを食べ、月曜日の仕事に間に合うようにモスクワ行きの飛行機に乗るためだけだった。

したがって、1時間あたりの単位時間当たり、飛行機は670キロメートル飛行し、車は90キロメートル移動し、観光客のヴァセチキンは5キロメートルもの道路を手を振ることになります。そして、飛行機の速度は時速670キロ、自動車は時速90キロ、歩行者は時速5キロと言われます。つまり、速度は単位時間当たりの移動距離を時間、分、または秒で割ることによって求められます。

速度の単位

実際には、km / h、m / s、その他の単位が使用されます。文字 v は速度、文字 s は距離、文字 t は時間を表します。 物理学で速度を求める公式それは次のようになります:

V = s / t、

ここで、sは移動距離です
t はこの道を乗り越えるのにかかる時間です

速度には数値のほかに方向があるため、図中では速度を矢印で示し、ベクトル量と呼びます。

物理学における平均速度

もう 1 点注意してください。この例では、車のドライバーは時速 90 km の速度で運転していました。高速道路では、その速度で長時間均一に走行することができた。しかし、途中でさまざまな都市を通過する際、彼は信号で停止したり、渋滞の中を這ったり、あるいは短時間でかなりの速度を上げたりしました。

それらの。道のさまざまな部分での彼の速度は均一ではありませんでした。この場合、平均速度の概念が導入されます。物理学における平均速度は V で表されます。 _av等速運動の速度と同じとみなされます。合計移動距離を合計時間で割るだけです。

スピード身体の動きの定量的な特徴です。

平均速度は、この変位が発生した時間間隔 Δt に対する点変位ベクトルの比に等しい物理量です。平均速度ベクトルの方向は変位ベクトルの方向と一致します。平均速度は次の式で求められます。

インスタントスピードつまり、特定の瞬間の速度は、時間間隔 Δt が無限に減少する場合に平均速度が到達する傾向の限界に等しい物理量です。

言い換えれば、特定の瞬間における瞬間速度は、非常に小さな動きと、その動きが発生した非常に短い時間の比率です。

瞬間速度ベクトルは物体の軌道の接線方向に向けられます (図 1.6)。

米。 1.6. 瞬間速度ベクトル。

SI システムでは、速度はメートル/秒で測定されます。つまり、速度の単位は、物体が 1 秒間に 1 メートルの距離を移動する等速直線運動の速度とみなされます。速度の単位は次のように表されます。 MS。多くの場合、速度は他の単位で測定されます。たとえば、車や電車などの速度を測定するとき。一般的に使用される測定単位は、時速キロメートルです。

1 km/h = 1000 m / 3600 秒 = 1 メートル / 3.6 秒

1 m/s = 3600 km / 1000 h = 3.6 km/h