Nopeus on nopeuden mittaus, jolla kohde muuttaa sijaintiaan. Vaikka se sekoitetaan usein nopeuteen, tämä mittaus edellyttää kohteen liikesuuntaa. Nopeusmittauksia on monia erilaisia, mukaan lukien keskimääräinen, hetkellinen, kiihtyvyys, säteittäinen ja kulma. Se on fysiikan peruskäsite, ja sillä on monia sovelluksia jokapäiväisessä elämässä.
Nopeus ja nopeus
Termit nopeus ja nopeus sekoitetaan usein, ja joissakin tilanteissa niitä käytetään keskenään. Tämä on kuitenkin teknisesti väärin, koska nopeus ottaa huomioon kohteen siirtymän eli aloitus- ja lopetuspisteen välisen etäisyyden ja nopeus ei. Jos lasketaan mukaan vain matka ja aika, mitataan nopeutta.
Nopeus on skalaarinen määrä, eli se on yksinkertainen määrä jotain; se sisältää vain kuinka nopeasti jokin liikkuu. Tieteellisesti nopeus mitataan usein metreinä sekunnissa, vaikka sekä yksiköt että aika vaihtelevat muissa sovelluksissa; auto, joka kulkee esimerkiksi 60 mailia tunnissa (96.5 mailia tunnissa) tai XNUMX kilometriä tunnissa (kph), liikkuu määrätyllä nopeudella. Tarvitaan vain liikkeenopeus – kuinka pitkälle esine liikkuu tietyn ajan kuluessa. Tämä on nopeuden kaava:
Nopeus = Etäisyys / Aika
Nopeus on vektorimäärä, joten se ei sisällä vain määrää, vaan myös sitä, miten se liikkuu avaruudessa – suunta. Suunta määräytyy siirtymän perusteella, joka on etäisyys kohteen aloituspaikan ja pysähtymispaikan välillä. Tämä ei välttämättä vastaa ajettua matkaa; jos piste A ja piste B ovat 2 km: n päässä toisistaan, mutta henkilö kulkee 3.5 km: n polkua päästäkseen paikasta A paikkaan B, siirtymä on edelleen 2 km. Suunta pisteestä A paikkaan B on sisällytettävä tätä mittausta kuvattaessa, kuten ”1.4 metriä sekunnissa, pohjoiseen”.
Tämä on nopeuden kaava:
Velocity = siirtymä / aika
Koska nopeus ei ota huomioon matkaa, kohteen keskimääräinen nopeus ja sen keskimääräinen nopeus voivat olla hyvin erilaisia. Jos henkilö kävelee 3.5 km: n polun pisteestä A pisteeseen B 45 minuutissa, hänen nopeutensa on 4.66 km / h. Jos siirtymä A: n ja B: n välillä on vain 2 km pohjoiseen, sen keskimääräinen nopeus on 2.66 km / h, pohjoiseen.
Hetkellinen ja jatkuva
On kaksi perustapaa antaa kohteen nopeus. Hetkellinen nopeus on nopeus ja suunta, jonka kohde liikkuu tiettynä hetkenä, kun taas vakio (tai keskimääräinen) nopeus on, kun jokin liikkuu samalla nopeudella ja suunnalla ajan myötä. Esimerkiksi naisella voi olla hetkellinen nopeus 1.4 m/s itään missä tahansa ajankohdassa, kun hän kävelee tähän suuntaan. Jotta tämä olisi vakaa nopeus, hänen on jatkettava kävelyä tähän suuntaan tässä tahdissa jonkin aikaa. Jos hän muuttaa suuntaa tai kävelee pyöreää polkua, joka vie hänet takaisin lähtöpisteeseen, hänellä ei ole vakionopeutta, koska hän ei liiku samaan suuntaan samalla nopeudella.
Kiihtyvyys
Termiä “kiihtyvyys” käytetään selittämään, kuinka esine muuttaa nopeuttaan ajan myötä. Yksinkertaisesti sanottuna objekti nopeuttaa tai hidastaa, mutta koska tämä on vektorimäärä, myös suunta on sisällytettävä. Kohde, joka muuttaa suuntaa, jopa vakionopeudella, muuttaa myös kiihtyvyyttään. Koska nopeus mitataan etäisyydellä ajan mittaan, kuten m/s, kiihtyvyys mitataan etäisyydellä ajan kuluessa tai m/s2.
Fysiikassa positiiviset (+) ja negatiiviset (-) osoittavat yleensä suunnan, eivät nopeutta; siksi, jos jokin kiihtyy negatiivisesti, se ei välttämättä hidastu, vaan liikkuu tiettyyn suuntaan. Positiivinen on yleensä oikealla tai ylöspäin, kun taas negatiivinen on vasemmalla tai alaspäin.
Kulmanopeus
Kun esine liikkuu kohti lähtöpistettä tai siitä poispäin, sen sanotaan olevan säteittäinen tai lineaarinen. Kulmanopeus on, kun esine pyörii keskipisteen ympäri pyöreällä liikkeellä. Kuten muutkin tyypit, se mitataan sen mukaan, kuinka pitkälle esine on kulkenut ajan kuluessa. Koska kohde liikkuu ympyräradalla, kulmaetäisyys voidaan mitata radiaaneina, asteina tai kierroksina. Vaikka ympyrässä liikkuva kohde voi palata lähtöpisteeseen, sillä on suunta – myötäpäivään (negatiivinen) tai vastapäivään (positiivinen).