速度は、動きの速度と方向のベクトル測定値として定義されます。簡単に言えば、速度は何かが一方向に動く速度です。主要高速道路を北上する自動車の速度と、宇宙に打ち上げられるロケットの速度は、どちらも速度を使用して測定できます。
ご想像のとおり、速度ベクトルのスカラー (絶対値) の大きさが運動の速度です。微積分の用語では、速度は時間に対する位置の一次導関数です。速度、距離、時間を含む単純な式を使用して速度を計算できます。
速度式
直線上を移動する物体の一定速度を計算する最も一般的な方法は、次の式を使用することです:
r =d /t
- r レートまたは速度です (v と表記されることもあります) 速度)
- d 移動した距離です
- t 移動を完了するのにかかる時間です
速度の単位
速度の SI (国際) 単位は m/s (メートル/秒) ですが、速度は時間あたりの距離の任意の単位で表すこともできます。その他の単位には、時速マイル (mph)、時速キロメートル (kph)、秒速キロメートル (km/s) があります。
速度、速度、および加速度
速度、速度、および加速度はすべて互いに関連していますが、それらは異なる測定値を表しています。これらの値を互いに混同しないように注意してください。
- スピード は、その技術的な定義によれば、時間あたりの移動距離の割合を示すスカラー量です。その単位は長さと時間です。別の言い方をすれば、速度は 一定の時間内に移動した距離の尺度です。速度は、多くの場合、単位時間あたりの移動距離として単純に説明されます。それは、物体がどれだけ速く動いているかです。
- 速度 変位、時間、および方向を示すベクトル量です。速度とは異なり、速度は変位を測定します。 オブジェクトの最終位置と初期位置の差を示すベクトル量。速度は、オブジェクトのパスの全長を測定するスカラー量である距離を測定します。
- 加速 速度の変化率を示すベクトル量として定義されます。それは時間の経過とともに長さと時間の次元を持っています。加速度は「スピードアップ」と呼ばれることがよくありますが、実際には速度の変化を測定します。加速は、車で毎日体験できます。アクセルを踏むと車が加速し、速度が上がります。
速度が重要な理由
速度は、ある場所から始まり、別の場所に向かう動きを測定します。速度の実用的な用途は無限にありますが、速度を測定する最も一般的な理由の 1 つは、ユーザー (または動いているもの) が特定の場所から目的地に到着する速度を決定することです。
Velocity を使用すると、学生に割り当てられる一般的なタイプの物理問題である旅行の時刻表を作成できます。たとえば、電車がニューヨークのペン駅を午後 2 時に出発したとします。列車が北に移動する速度がわかれば、いつボストンの南駅に到着するかを予測できます。
サンプル速度の問題
速度を理解するために、サンプルの問題を見てみましょう。物理学の学生が非常に高い建物から卵を落とします。 2.60 秒後の卵の速度は?
このような物理問題で速度を解く上で最も難しいのは、正しい方程式を選択し、正しい変数を差し込むことです。この場合、問題を解決するために 2 つの方程式を使用する必要があります。1 つは建物の高さまたは卵が移動する距離を求めるもので、もう 1 つは最終速度を求めるものです。
次の距離の方程式から始めて、建物の高さを調べます:
d =vI *t + 0.5*a*t
ここで d 距離、vI は初期速度、t は時間、a は加速度です (この場合、-9.8 m/s/s での重力を表します)。変数をプラグインすると、次のようになります:
d =(0 m/s)*(2.60 s) + 0.5*(-9.8 m/s)(2.60 s)
d =-33.1 m (マイナス記号は下向きを示します)
次に、この距離値をプラグインして、最終的な速度方程式を使用して速度を解くことができます:
vf =vi + a*t
where vf は最終速度、vi は初期速度、a は加速度、t 時間です。オブジェクトは下降中に加速するため、最終速度を求める必要があります。卵は投げるのではなく落としたので、初速は0(m/s)でした。
vf =0 + (-9.8 m/s)(2.60 s)
vf =-25.5 m/s
したがって、2.60 秒後の卵の速度は、毎秒 -25.5 メートルです。速度は通常、絶対値 (正の値のみ) として報告されますが、これはベクトル量であり、方向と大きさがあることに注意してください。通常、上に移動することは正の符号で示され、下に移動することは負の符号で示されます。オブジェクトの加速度に注意してください (負 =減速、正 =加速)。
