Скорость
-
У этого термина существуют и другие значения, см. Скорость (значения).
Ско́рость (часто обозначается \vec v, от англ. velocity) — векторная величина, характеризующая быстроту перемещения и направление движения материальной точки в пространстве относительно выбранной системе отсчёта.
Содержание |
Скорость тела в механике
Вектор скорости частицы в каждый момент времени, исходя из определения, может быть найден путём дифференцирования радиус-вектора частицы по времени: \vec v = {d\vec r \over dt}. Отметим, что направление скорости совпадает с направлением касательной к траектории частицы.
Когда речь идёт не о материальной точке, а о движении твёрдого тела или системе точек/тел, то строго говоря скорость их неопределена. Однако можно рассматривать скорость центра масс тела. Скорости движения различных точек системы точек отличаются, если тело движется непоступательно. Например, для равномерно катящегося колеса скорость какой-либо точки на ободе колеса меняется с ходом времени от нуля до удвоенного значения скорости центра масс. Обратный пример — скорости всех точек кабинки колеса обозрения равны (если пренебречь колебаниями кабинки).
Если скорость тела (как векторная величина!) не меняется во времени, то движение тела — равномерное (ускорение равно нулю).
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 \vec v, а скорость системы отсчёта S' относительно системы отсчёта S равна \vec u, то скорость тела в при переходе в систему отсчёта S' будет равна v' = \vec v - \vec u.
Для скоростей, близких к скорости света преобразования Галилея становятся несправедливы. При переходе из системы S в систему S' необходимо использовать преобразования Лоренца для скоростей.
v_x' = \frac{v_x - u}{1-(v_x V)/c^2}, v_y' = \frac{v_y /\gamma}{1-(v_x V)/c^2}, v_z' = \frac{v_z/\gamma}{1-(v_x V)/c^2},
в предположении, что скорость \vec u направлена вдоль оси х системы S. Легко убедиться, что в пределе нерелятивистских скоростей преобразования Лоренца сводятся к преобразованиям Галилея.
Единицы измерения скорости
- метр в секунду, (м/с), производная единица системы СИ
- километр в час, (км/ч)
- узел (морская миля в час)
- мах, 1 Мах равен скорости звука; Max n в n раз быстрее. Как единица, зависящая от конкретных условий, должна дополнительно определяться.
- скорость света в вакууме (обозначается c)
Соотношение между единицами скорости
- 1 м/с = 3,6 км/ч
- 1 узел = 1,852 км/ч = 0,514 м/c
- Мах 1 ~ 330 м/c ~ 1200 км/ч (зависит от условий, в которых находится воздух)
- c = 299 792 458 м/c
Скорость в широком смысле
В науке повсеместно используется также скорость в широком смысле, то есть как скорость изменения какой-либо величины (не обязательно радиус-вектора). Так, например, говорят об угловой скорости, скорости роста температуры, скорости химической реакции и т. д. Математически находится с помощью производной от данной величины.
Начальная страница