Snelheid: definitie in de natuurkunde — vector, grootte en richting

Gemiddelde snelheid

Om de gemiddelde snelheid van een voorwerp te berekenen, delen we de verplaatsing (de verandering van positie) door de tijd die nodig was om van positie te veranderen.

v a v e r a g e = verplaatsingstijd ⇔ v a v e r a g e = Δ x Δ t ⇔ v a v e r a g e = x 2 - x 1 t 2 - t 1 ⇔ v a v e r a g e = x t {displaystyle {v_{gemiddelde}={{frac {verplaatsing}}{{tekst{tijd}}}} Linksom v_{gemiddelde}={{Delta x over \Delta t}} Linksom v_{gemiddelde}={x_{2}-x_{1} \over t_{2}-t_{1}}} Links_gemiddelde}={x over t}}

Bijvoorbeeld, als een voorwerp 20 meter (m) naar links beweegt in 1 seconde (s), is zijn snelheid (v) gelijk aan:

Onmiddellijke snelheid

In tegenstelling tot de gemiddelde snelheid vertelt de momentane snelheid ons hoe snel iets beweegt op slechts één moment, omdat snelheid alleen met de tijd kan veranderen.

v = lim Δ t → 0 Δ x Δ t = d x d t {\displaystyle v=lim _{Delta t tot 0}{Delta x over \Delta t}={dx over dt}}.

Met het begrip snelheid kunnen we twee verschillende manieren overwegen om de snelheid te berekenen. Voor tweedimensionale beweging moeten we de vectornotatie gebruiken om de fysische grootheden te definiëren die in de kinematica voorkomen.

Onderscheid tussen gemiddelde snelheid en momentane snelheid bij tweedimensionale beweging

Gemiddelde snelheid

Om de gemiddelde snelheid van een voorwerp te berekenen, delen we de verplaatsing (de verandering van positie) door de tijd die nodig was om van positie te veranderen.

v → a v e r a g e = verplaatsing tijdsinterval ⇔ v → a v e r a g e = Δ r → Δ t ⇔ v → a v e r a g e = r → 2 - r → 1 t 2 - t 1 {{displaystyle {{overrightarrow {v}}_{average}}={{frac {{displacement}}{{text{time interval}}}}. \over delta t}} Linkse rechtserow {v}_{gemiddelde}={overrightarrow {r}}_{2}-{overrightarrow {r}}_{1} \over t_{2}-t_{1}}}

waarbij: Δ r - {\displaystyle \Delta r-} de totale afstand is die is afgelegd in een bepaald tijdsinterval Δ t {\displaystyle \Delta t} . Elk van deze grootheden kan worden berekend door het aftrekken van twee verschillende waarden die binnen de gegeven grootheid verstrengeld zijn, dus r 2 - r 1 , t 2 - t 1 {\displaystyle r_{2}-r_{1},t_{2}-t_{1}} geven de gewenste v = r t {\displaystyle v={r over t}}. .

Onmiddellijke snelheid

In tegenstelling tot de gemiddelde snelheid vertelt de momentane snelheid ons de veranderingssnelheid waarmee een bepaald voorwerp zich op een bepaald moment langs een bepaald pad beweegt, die gewoonlijk oneindig klein is.

v = lim Δ t → 0 Δ r → Δ t ⇔ v = d r → d t {displaystyle v=lim _{Delta t tot 0}{Delta {overrightarrow {r}} \linkse pijl v={over rechtse pijl {r}} \dt}}

Wanneer Δ t → 0 {\displaystyle \Delta t\rightarrow 0} , kunnen we zien dat Δ r → 0 {\displaystyle \Delta r\rightarrow 0} . Hiermee rekening houdend kunnen we deze veranderingssnelheid tussen verplaatsingsvector en tijdsinterval conceptualiseren met behulp van wiskundige analyse (met name Calculus).

Snelheid kan ook worden gemeten door de beweging van twee voorwerpen te vergelijken. Dit wordt relatieve snelheid genoemd. Het tweede voorwerp wordt het referentiekader genoemd. Om de relatieve snelheid te vinden, trekt u de snelheid van het referentiekader af van de snelheid van het eerste voorwerp. De aarde beweegt bijvoorbeeld met 67.000 mijl per uur rond de zon. Gewoonlijk kan deze beweging ons niets schelen. Dus trekken we de vector die de beweging van de aarde weergeeft af van de totale beweging.