Скорость

Когда скорость объекта измеряется в определенном направлении, это называется скоростью . Кроме того, изменение смещения во времени известно как скорость. И скорость, и скорость очень похожи друг на друга. Но имеет важное отличие, заключающееся в том, что скорость является векторной величиной, которая имеет как величину, так и направление. А скорость — это скалярная величина, которая имеет только величину. Таким образом, скорость — это мера того, сколько времени требуется телу, чтобы достичь пункта назначения с заданным направлением.

Например, когда два объекта движутся в одном направлении, то легче сказать, кто быстрее. Но, если направление движения двух объектов противоположное, то определить самый быстрый сложно. В таких ситуациях понятие скорости является существенным. Давайте узнаем больше о скорости, единице скорости, различных формулах разности скоростей между скоростью и скоростью, задачах на скорость и многом другом в этой статье!

Что такое скорость?

Velocity is defined as  the rate of change of the position of the object with respect to a frame of reference and time

Скорость — это векторная мера скорости и направления движения. Проще говоря, скорость — это скорость, с которой что-то движется в определенном направлении. Скорость автомобиля, движущегося на север по главному шоссе, и скорость ракеты, летящей в космос, можно измерить с помощью скорости. Как и следовало ожидать, скалярный размер (общее значение) векторной скорости представляет собой скорость движения. С точки зрения вычислений, скорость — это первый выход из места с точки зрения времени. Скорость можно рассчитать, используя простую формулу, используя измерение, расстояние и время.

Единица скорости

• Единицей скорости в системе СИ является м/с (метры в секунду).
• В то же время скорость может быть выражена в любых единицах расстояния. Другие единицы измерения включают мили в час (миль/ч), километры в час (км/ч) и километры в секунду (км/с).

Начальная и конечная скорость

Начальная скорость - скорость, с которой началось движение объекта. Проще говоря, скорость в интервале времени t = 0 с называется начальной скоростью. Обозначается символом u. Единица СИ аналогична единице скорости, т.е. м/с.

Конечная скорость — это скорость, которую достигает объект, когда он достигает максимального ускорения. Простыми словами, скорость, набираемая объектом за определенный промежуток времени, называется конечной скоростью. Он представлен символом v. Единица СИ как начальной, так и конечной скорости одинакова, т.е. м/с.

Постоянная скорость

Постоянная скорость объекта достигается, когда он имеет постоянную скорость в постоянном направлении. Здесь постоянное направление ограничивает перемещение объекта по линейному или прямому пути. Следовательно, постоянная скорость называется движением объекта по прямой линии с постоянной скоростью.

Одна из простейших форм движения — когда объект движется с постоянной скоростью. Такое постоянное движение можно наблюдать всякий раз, когда объект скользит по горизонтальной поверхности.

Однако велосипед, движущийся с постоянной скоростью 50 км/ч по круговой траектории, имеет постоянную скорость, но не имеет постоянной скорости, потому что его направление меняется по круговой траектории.

Формулы скорости

Общая формула, используемая для расчета скорости, выглядит так:

Velocity = Displacement / Time

or

v = s / t

where, 

v is the velocity of the object, 

s is the Displacement of the object and 

t is the time taken

Существуют разные формулы для расчета скорости объекта с использованием разных параметров при различных условиях. Вот некоторые из основных формул, используемых для расчета различных скоростей:

• Когда заданы начальное (x _i ) и конечное положение (x _f ) объекта вместе с временным интервалом, скорость можно рассчитать как

Velocity = Final Position – Initial Position / Time = Change in the Position / Time

or

v = x_f – x_i / t = Δx / t

where, 

x_f and x_i are the final and initial velocities of the object and 

Δx is the change in the position.

Теперь, согласно уравнениям движения, можно оценить скорость,

• Когда заданы начальная скорость, ускорение и время, конечная скорость определяется как

Final Velocity = Initial Velocity + Acceleration × Time Taken

or

v = u + at

where 

v is the final velocity, 

u is the initial velocity, 

a is the acceleration and 

t is the time taken by the object.

• Когда заданы конечная скорость, ускорение и время, начальная скорость определяется как

Initial Velocity = Final Velocity – Acceleration × Time Taken

or

u = v – at

where 

v is the final velocity, 

u is the initial velocity, 

a is the acceleration and 

t is the time taken by the object.

• Когда заданы угловое смещение и время, совершаемое объектом при круговом движении, тогда угловая скорость определяется как

Angular Velocity = Angular Displacement / Time Taken

or 

ω = θ / t

where, 

ω is the Angular Velocity, 

θ is the Angular Displacement and 

t is the time taken by the object in the circular motion.

• Когда дана масса объекта, вырвавшегося из-под гравитационного притяжения Земли (с гравитационной постоянной G), тогда скорость убегания объекта определяется как

Escape Velocity = √2 × Gravitational constant × Mass of the object escaped / Distance from the center of the mass

or 

v_e = √2Gm/ r

where, 

v_e is the escape velocity, 

G is the Universal Gravitational constant (= 6.674 × 10^-11 Nm²/kg²), 

m is the mass of the object escaped and 

r is the distance from the center of the mass.

Скорость и скорость

Термины «скорость» и «скорость» часто используются сходным образом, поэтому для большинства из нас они немного сбивают с толку. Но на практике между обоими терминами есть существенная разница.

Термин скорость используется для выражения скорости движения тела. Однако скорость не только выражает скорость, но и сообщает нам направление, в котором движется тело.

Следовательно, скорость определяется просто как скорость изменения расстояния, пройденного объектом за данный интервал времени. В то время как скорость определяется как скорость перемещения объекта в заданный интервал времени. Это означает, что скорость есть функция расстояния, а скорость есть функция смещения. И самое главное, говорят, что скорость имеет только величину, так же как и скалярная величина, в то время как скорость имеет и величину, и направление, это векторная величина. При этом обе величины имеют одни и те же единицы измерения и формулы размерности.

Разница между скоростью и скоростью

Резюме для формул скорости

1. v = s / t
2. v = x_f – x_i / t = Δx / t
3. v = u + at
4. u = v – at
5. ω = θ / t
6. v_e = √2Gm/ r

Также проверьте:

• Distance and Displacement 
• Acceleration

Решенные примеры на основе формул скорости

Пример 1: За один час автомобиль может проехать 550 км. Вычислите его скорость.

Решение:

Given that,

Displacement, s = 550 km = 550 × 10³ m, 

Time taken, t = 1 h = 3600 s

Since,

Velocity = Displacement / Time

v = 550 × 10³ / 3600

= 152.77 m/s

Hence, the velocity of the car is 152.77 m/s.

Пример 2: Автомобиль тронулся с места и за 10 с преодолел путь 40 м. Вычислите его скорость.

Решение:

Given that,

Initial position, x_i = 0 m, 

Final position, x_f = 40 m, and

Time taken, t = 10 s.

Since,

v = x_f – x_i / t 

Therefore, 

v = (40 m – 0 m) / 10 s

= 4 m/s

Hence, the velocity of the car is 4 m/s.

Пример 3: Игрок ударяет по футбольному мячу, который изначально находится в состоянии покоя и достигает ускорения 20 мс ^-2 за время 5 с. Определить конечную скорость мяча через t = 5 с.

Решение:

Given that, 

Acceleration, a = 20 ms^-2,

Initial velocity, u = 0 m/s, and 

Time taken, t = 5 s.

Since,

v = u + at

Therefore,

v = 0 m/s + 20 ms^-2 × 5 s

= 100 m/s

Hence, the final velocity of the football after t = 5 s is 100 m/s.

Пример 4. Определить угловую скорость шарика, смещенного при круговом движении на угол 30 радиан за 5 с.

Решение:

Given that, 

Angular displacement, θ = 30 rad, 

Time taken, t = 5 s.

Since, the angular velocity is given as:

ω = θ / t

Therefore, 

ω = 30 rad / 5 s

= 6 rad/s 

Hence, the angular speed of the ball is 6 rad/s.

Пример 5: Человек проходит дистанцию с конечной скоростью 20 м/с и ускорением 2 м/с ² за время 4 с. Вычислите его начальную скорость.

Решение:

Given that, 

Acceleration, a = 2 ms^-2,

Initial velocity, v = 20 m/s, and 

Time taken, t = 4 s.

Since, the initial velocity is:

u = v – at

Therefore,

u = 20 m/s – 2 ms^-2 × 4 s

= 12 m/s

Hence, the initial velocity of the person is 12 m/s.

Пример 6: Какова будет скорость убегания объекта от поверхности земли?

Решение:

The mass of the earth, m = 6 × 10²⁴ kg,

The distance of the object from the center of the mass is equals to the radius of the earth, r = 6400 km = 6.4 × 10⁶ m, and

The value of gravitational constant, G = 6.67 × 10⁻¹¹ Nm²/kg².

Since, the escape velocity is defined as,

v_e = √2Gm/ r

Therefore, 

v_e = √2 × 6.67 × 10⁻¹¹ × 6 × 10²⁴ kg / 6.4 × 10⁶ m

= 11200 m/s

= 11.2 km/s

Hence, the escape velocity of an object from the earth’s surface is 11.2 km/s.

Часто задаваемые вопросы о формулах скорости

Вопрос 1: Что такое мгновенная скорость?

Отвечать:

Instantaneous speed is defined as the speed of an object at a specific instant of time. It is measured in m/s.

Вопрос 2: Что такое единица скорости?

Отвечать:

The SI unit for velocity is m/s (meters per second). It is also measured in miles per hour (mph), kilometers per hour (kph), and kilometers per second (km/s).

Вопрос 3: Может ли начальная скорость равняться нулю?

Отвечать:

Initial Velocity is the velocity when the motion of the object started. In simple words, the velocity at time interval t = 0 s is called the Initial velocity. This implies that object either starts from rest or it changes its direction of motion. So at this condition the initial velocity, u = 0, i.e. only when the object starts from rest.