Чем измеряется скорость физика

Скорость

Ско́рость (часто обозначается , от англ. velocity или фр. vitesse ) — векторная физическая величина, характеризующая быстроту перемещения и направления движения материальной точки в пространстве относительно выбранной системы отсчёта (например, угловая скорость). Этим же словом может называться скалярная величина, точнее модуль производной радиус-вектора.

В науке используется также скорость в широком смысле, как быстрота изменения какой-либо величины (не обязательно радиус-вектора) в зависимости от другой (чаще изменения во времени, но также в пространстве или любой другой). Так, например, говорят о скорости изменения температуры, скорости химической реакции, групповой скорости, скорости соединения, угловой скорости и т. д. Математически характеризуется производной функции.

Содержание

Скорость тела в механике

Вектор скорости материальной точки в каждый момент времени определяется производной по времени радиус-вектора этой точки:

Здесь — модуль скорости, — направленный вдоль скорости единичный вектор касательной к траектории в точке .

Скорость направлена вдоль касательной к траектории и равна по модулю производной дуговой координаты по времени.

Говорят, что тело совершает мгновенно-поступательное движение, если в данный момент времени скорости всех составляющих его точек равны. Так, например, равны скорости всех точек кабинки колеса обозрения (если, конечно, пренебречь колебаниями кабинки).

В общем случае, скорости точек, образующих твёрдое тело, не равны между собой. Так, например, для катящегося без проскальзывания колеса величина скорости точек на ободе относительно дороги принимает значения от нуля (в точке касания с дорогой) до удвоенного значения скорости автомобиля (в точке, диаметрально противоположной точке касания). Распределение скоростей в твёрдом теле определяется с помощью кинематической формулы Эйлера.

Если скорость тела (как векторная величина) не меняется во времени, то движение тела — равномерное (ускорение равно нулю) и тогда:

Скорость — характеристика движения точки, при равномерном движении численно равная отношению пройденного пути s к промежутку времени t, за который этот путь пройден.

Следует различать координатную и физическую скорости. При введении криволинейных или обобщённых координат положение тел описывается их зависимостью от времени. Производные от координат тела по времени при этом называются координатными скоростями.

Мгновенная и средняя скорость

Следует отличать понятие средней скорости перемещения от понятия средней скорости пути, равной отношению пройденного точкой пути ко времени, за которое этот путь был пройден. В отличие от скорости перемещения, средняя скорость пути — скаляр.

Когда говорят о средней скорости, для различения, скорость согласно выше приведённому определению называют мгновенной скоростью.

Так, хотя мгновенная скорость бегуна, кружащего по стадиону, в каждый момент времени отлична от нуля, его средняя скорость (перемещения) от старта до финиша оказывается равной нулю, если точки старта и финиша совпадают. Заметим, что при этом, средняя путевая скорость остаётся отличной от нуля.

В полярных координатах

Проекции скорости в декартовой системе координат

В то же время , поэтому

Таким образом, координаты вектора скорости — это скорости изменения соответствующей координаты материальной точки:

.

Преобразование скорости

В классической механике Ньютона скорости преобразуются при переходе из одной инерциальной системы отсчёта в другую согласно преобразованиям Галилея. Если скорость тела в системе отсчёта S была равна , а скорость системы отсчёта S’ относительно системы отсчёта S равна , то скорость тела при переходе в систему отсчёта S’ будет равна .

Для скоростей, близких к скорости света преобразования Галилея становятся несправедливы. При переходе из системы S в систему S’ необходимо использовать преобразования Лоренца для скоростей:

в предположении, что скорость направлена вдоль оси х системы S. Легко убедиться, что в пределе нерелятивистских скоростей преобразования Лоренца сводятся к преобразованиям Галилея.

Единицы измерения скорости

Соотношения между единицами скорости

См. также

Скорости волн
Групповая скорость | Фазовая скорость | Фронтовая скорость | Сигнальная скорость

Полезное

Смотреть что такое «Скорость» в других словарях:

СКОРОСТЬ — СКОРОСТЬ, скорости, мн. и, скоростей, жен. 1. только ед. (мн. спец.). Та или иная степень быстроты движения. Поезд двигался с большой скоростью. Автомобиль развил бешеную скорость. Эксплоатационная скорость поезда. Поставить рекорд скорости.… … Толковый словарь Ушакова

СКОРОСТЬ — в механике, одна из осн. кинематич. характеристик движения точки; величина векторная, определяемая равенством: v=dr/dt, где r радиус вектор точки, t время. При равномерном движении С. точки численно равна отношению пройденного пути s к промежутку … Физическая энциклопедия

СКОРОСТЬ — СКОРОСТЬ, характеристика поступательного движения точки (тела), численно равная при равномерном движении отношению пройденного пути s к промежуточному времени t, то есть v= s/t. При вращательном движении тела пользуются понятием угловой скорости … Современная энциклопедия

Скорость — СКОРОСТЬ, характеристика поступательного движения точки (тела), численно равная при равномерном движении отношению пройденного пути s к промежуточному времени t, то есть v= s/t. При вращательном движении тела пользуются понятием угловой скорости … Иллюстрированный энциклопедический словарь

СКОРОСТЬ — СКОРОСТЬ, и, мн. и, ей, жен. 1. Степень быстроты движения, распространения, действия. Развить с. Рекорд скорости бега. Двигаться на больших скоростях. С. звука (скорость распространения звуковых волн в среде). С. света (скорость распространения… … Толковый словарь Ожегова

скорость — скорость; мгновенная скорость Скорость точки жидкости, рассматриваемая как векторная функция переменных Эйлера … Политехнический терминологический толковый словарь

СКОРОСТЬ — СКОРОСТЬ, характеристика движения точки (тела), численно равная при равномерном движении отношению пройденного пути к промежутку времени, за которое этот путь пройден. Скорость (физическая) характеризует движение тела в определенном направлении,… … Научно-технический энциклопедический словарь

Скорость — Скорость, лазание на скорость вид скалолазания со следующими специфическими особенностями: большая протяженность большая высота, необходима страховка с веревкой на соревнованиях применяется верхняя страховка относительно несложные движения… … Энциклопедия туриста

Источник

Единицы измерения скорости.

Чтобы найти координаты движущегося тела в любой момент времени, нужно знать проекции вектора перемещения на оси координат.

Самым простым видом движения является прямолинейное равномерное движение, при котором тело за любые равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения.

Скоростью равномерного прямолинейного движения называют величину, равную отношению перемещения тела за любой промежуток времени к значению этого промежутка (Δt). Так как – величина векторная, а Δt – скалярная, то скорость тоже величина векторная:

,

Скорость ( от англ. velosity) – векторная физическая величина, характеризующая быстроту перемещения и направление движения материальной точки относительно выбранной системы отсчета.

По формулам, написанным в векторной форме, вычисления вести нельзя. Ведь векторная величина имеет не только численное значение, но и направление. При вычислениях пользуются формулами, в которые входят не векторы, а их проекции на оси координат, чтобы можно было производить алгебраические действия.

Когда имеют дело с неравномерным движением, пользуются так называемой средней скоростью. Если тело совершило некоторое перемещение за промежуток времени t, то разделив на t, мы получим среднюю скорость:

Средняя скорость показывает, чему равно перемещение, которое тело в среднем совершает за единицу времени.

При движении тела по окружности пользуются вектором перемещения, как и при прямолинейном движении. Но часто более удобным оказывается характеризовать изменение положения тела (материальной точки) при движении по окружности другой величиной – углом поворота (j). При равномерном движении точки по окружности углы поворота радиуса за любые равные промежутки времени будут одинаковы. Разделив угол поворота на время, за которое совершен поворот, мы получим так называемую угловую скорость вращения этого радиуса (w):

В отличие от угловой скорости w скорость υ, определяемую отношением длины пройденного пути l (скалярная величина) к соответствующему промежутку времени t, называют линейной скоростью:

Для скорости не надо выбирать специальную единицу.

За единицу скорости принимают скорость такого равномерного прямолинейного движения, при котором тело за 1 с совершает перемещение в 1м (1 м/с – производная единица системы СИ).

В мореходной практике распространена специальная единица скорости, носящая название узел. Узел — это скорость такого движения, при котором тело проходит за один час одну морскую милю. 1 узел = 0,514 м/с.

Итак, под термином «скорость» понимают быстроту изменения какой-либо величины в зависимости от другой (в основном – изменения во времени, а также в пространстве и др.).

Кроме вышеперечисленных существуют также угловая скорость (рад/с), скорость изменения температуры, скорость химической реакции и т. д.

Источник

Скорость. Единицы скорости

Содержание

Механическое движение имеет множество характеристик. Вы уже узнали, что оно относительно и бывает разных видов: прямолинейное и криволинейное, равномерное и неравномерное.

Тела движутся по воображаемым линиям, которые называются траекториями, а длина траектории – это путь, который проходит тело.

В этом уроке мы рассмотрим новую физическую величину, характеризующую движение – скорость.

Скорость при равномерном движении

Взгляните на рисунок 1. Если мы предположим, что бегуны, велосипедисты и автомобили двигаются равномерно, то чем будет отличаться их движение?

Рисунок 1. Разные физические тела, совершающие равномерное движение.

В таких случаях обычно мы говорим, что машина будет двигаться быстрее, чем велосипедист, а велосипедист – быстрее, чем бегун. Здесь, в физике, появляется такая величина, как скорость.

Скорость – это физическая величина, характеризующая быстроту движения тел

В нашем случае люди пробегают 15 км за 1 час, велосипедисты проезжают 25 км за 1 час, а машина за то же время – 60 км, т.е. движутся с различными скоростями.

Скорость при равномерном движении тела показывает, какой путь проходит тело в единицу времени

Скорость при равномерном движении постоянна

Как вычислить скорость

Чтобы определить скорость при равномерном движении, нужно путь, пройденный телом за выбранный промежуток времени, разделить на этот промежуток времени:

$$\upsilon = \large \frac$$

Cкорость тела при равномерном движении – это величина, равная отношению пути ко времени, за которое пройден этот путь.

Скорость при неравномерном движении

При неравномерном движении тело проходит разные пути за равные промежутки времени, т.е. скорость тела изменяется от одного участка пути к другому.

Как же определить скорость на всем пути? Здесь нам поможет понятие средней скорости.

Чтобы определить среднюю скорость тела при неравномерном движении, надо весь пройденный путь разделить на все время движения:

Отметим, что средняя скорость описывает движение тела за весь промежуток времени. В это время тело можно замедляться, разгоняться, останавливаться.

Например, если вы выезжаете на автомобиле из Москвы в Санкт-Петербург (рисунок 2), то весь путь займет у вас 10 ч. В это время машина будет то набирать скорость, то тормозить, сделает остановку. Общий путь, который вы при этом проедите, будет равен 600 км.

Средняя скорость движения автомобиля будет равна:
$\upsilon_ <ср>= \frac= \frac<600 км> <10 ч>= 60 \frac<км><ч>$.

Рисунок 2. Пример неравномерного движения.

Взгляните на таблицу 1, где приведены различные средние скорости.

Единицы измерения скорости

За за единицу скорости принимают скорость такого равномерного движения, при котором за 1 секунду тело проходит путь длиной 1 метр.

Следственно, скорость в системе СИ – количество метров, которое тело пройдёт за 1 секунду.

В повседневной жизни мы чаще видим, что скорость измеряют в километрах в час $\frac<км><ч>$. Также можно использовать километры в секунду $\frac<км><с>$ и сантиметры в секунду $\frac<см><с>$.

Так мы увидели, что числовое значение скорости зависит от выбранной единицы измерения.

Скорость как вектор

Логично, что, кроме числового значения, скорость имеет и направление. Например, чтобы узнать, где будет находиться велосипедист через 1 час после того, как он выехал из дома, нам необходимо знать скорость движения и ее направление.

Физические величины делятся на те, которые имеют направление и те, которые его не имеют – на векторные и скалярные:

1. Векторные величины – это величины, которые, кроме числового значения (модуля), имеют еще и направление.

Скорость – это векторная физическая величина

На рисунке 3 стрелкой показано направление скорости (направление движение тела).

Рисунок 3. Направление скорости для различных тел.

2. Скалярные величины – это физические величины, которые не имеют направления и характеризуются только числовым значением. Это путь, объем, время, длина, масса и др.

Примеры задач на нахождение скорости

1. Равномерно двигаясь, поезд за 3 часа прошел путь длиной 152 км. Найдите скорость движения поезда в единицах СИ.

Дано:
$S = 152 км$
$t = 3 ч$

Показать решение и ответ

Решение:
$\upsilon = \frac$
$\upsilon = \frac<152> <3>\frac<км> <ч>\approx 51 \frac<км> <ч>$.

Выразим в единицах СИ:
$51 \frac<км> <ч>= \frac<51 000> <3600>\frac<м> \approx 14 \frac<м>$.

Рисунок 4. Схема движения лыжника.

Дано:
$\upsilon_1 = 20 \frac<км><ч>$
$t_1 = 15$ мин
$\upsilon_2 = 10 \frac<км><ч>$
$t_2 = 45$ мин

Найти:
$\upsilon_ <ср>-?$

Показать решение и ответ

Чтобы найти среднюю скорость лыжника, нужно его полный путь разделить на все время движения:
$\upsilon_ <ср>= \frac = \frac<\upsilon_1t_1+\upsilon_2t_2>< t_1+t_2>$.

Источник

Чем измеряется скорость физика

1. Что такое скорость?

За за 1 час человек проходит 2 км, а самолет пролетает 600 км.
Тогда скорость человека 2 км в час, а скорость самолета 600км в час.
Человек и самолет движутся с разными скоростями.

2. Как определить скорость при равномерном движении?

При равномерном движении скорость тела не меняется.

Чтобы определить скорость при равномерном движении, надо путь, пройденный телом за какой-то промежуток времени, разделить на этот промежуток времени.

Скорость обозначают буквой v,
путь — s,
время — t.

Формула для расчета скорости равномерного движения:

Скорость тела при равномерном движении равна отношению пройденного пути ко времени, за которое этот путь пройден.

Если автомобиль проезжает 250 метров за 10 секунд, то его скорость будет равна 25 метров в секунду (25 м/с).

3. Какие существуют единицы скорости?

В Международной системе (СИ) скорость измеряют в метрах на секунду (1 м/c).

За единицу скорости принимается скорость такого равномерного движения, при котором за 1 секунду тело проходит путь, равный 1 метру.

Скорость тела можно измерять также
в километрах в час (км/ч);
километрах в секунду (км/с) ;
сантиметрах в секунду (см/с) и др.

4. Как переводить единицы скоростей из одной в другую?

а) Перевести скорость, равную 36 км/ч в м/с.

Для этого переведем километры в метры, а часы в секунды:
1 км = 1 000 м;
1 ч = 3600 с.
Тогда:

б) Перевести скорость, равную 20 м/с в км/ч.

Для этого переведем метры в километры, а секунды в часы:
1 м == 0, 001 км;
1 с = 1/3600 ч.
Тогда:

5. Какие величины называются векторными, а какие скалярными?

Векторные величины обозначают буквами со стрелочками сверху.
Скорость обозначают буквой со стрелочкой, а модуль (величину) скорости той же буквой, но без стрелочки.
Обозначение вектора скорости тела на рисунке:

Стрелка показывает направление скорости, т. е. направление движения тела.

6. Как определить скорость при неравномерном движении?

При неравномерном движении скорость тела меняется.
Скорость может меняться как по величине (модулю), так и по направлению.
Простейшее неравномерное движение, когда скорость тела меняется только по величине, а направление движения не меняется.

Неравномерное движение тела характеризуется средней скоростью.

Для определения средней скорости тела при неравномерном движении, надо весь пройденный путь разделить на все время движения:

При неравномерном движении тела средняя скорость характеризует движение тела за весь промежуток времени.

7. Пример решения и правильного оформления задачи на определение скорости движения

Поезд проехал 108 км за 2 часа. Определить скорость движения поезда.

Источник

В каких единицах измеряется скорость движения

Скорость движения — что это за величина

Определение, понятие в физике

Скорость движения — это физическая величина, показывающая, как меняется положение движущегося тела за какой-либо промежуток времени. Другими словами, скорость — физическая величина, которая характеризует быстроту изменения положения тела.

Ее изучением занимается раздел физики «Кинематика».

Данное понятие является одной из важных величин при описании механического движения.

Скорость является основной характеристикой механического движения тела. Она выражает саму суть движения, определяет отличие между подвижным и движущимся телом.

Скорость — векторная величина, всегда направленная по касательной к траектории движения в каждой точке.

Нередко сравнивают понятия «скорость движения» с понятием «скорость химической реакции» или «скорость гомогенной реакции», так как у них есть общее: и там и там скоростью является производная — при движении это производная от перемещения, при химической реакции это производная от концентрации.

Разновидности, в каких единицах измеряется в системе СИ

Скорость имеет несколько разновидностей:

Единицей измерения скорости в Международной системе единиц (СИ) правильно считать метры в секунду (м/с). Но также скорость измеряют в таких единицах измерения, как:

Формула скорости, примеры нахождения, формулы перевода из других систем исчисления

Скорость равна отношению перемещения тела к промежутку времени, за которое это перемещение произошло:

Средняя скорость равна отношению участка траектории ко времени

Мгновенная скорость считается по следующей формуле:

ϑ ( t ) = lim ∆ t → 0 ∆ S ∆ t

Существуют варианты формул для перевода из других систем исчисления.

Формула перевода скорости из километров в час в метры в секунду:

ϑ м / c = ϑ к м / ч × 1000 3600

Обратная формула перевода скорости из метров в секунду в километры в час выглядит практически также:

ϑ к м / ч = ϑ м / с × 3600 1000

Перевод миль в час в километры в час:

Примеры нахождения скорости:

Ответ: скорость автомобиля равна 33,3 км/ч.

Вычислим среднюю скорость с помощью формулы: ϑ с р = ∑ S ∑ t

Но для начала рассчитаем время на каждом участке пути:

t 1 = S 1 ϑ 1 = 10 5 = 2

t 2 = S 2 ϑ 2 = 60 20 = 3

ϑ с р = ∑ S ∑ t = 10 + 60 2 + 3 = 70 5 = 14 к м / ч

Ответ: средняя скорость передвижения туриста равна 14 км/ч

Источник