ความแตกต่างระหว่างความเร็วและความเร็ว (พร้อมตัวอย่าง) - กายภาพ - 2025

ความแตกต่างระหว่างความเร็วและความเร็วมีอยู่แม้ว่าทั้งสองจะเป็นปริมาณทางกายภาพที่เกี่ยวข้องกัน ในภาษาทั่วไปคำหนึ่งหรืออีกคำหนึ่งใช้แทนกันได้ราวกับว่าเป็นคำพ้องความหมาย แต่ในฟิสิกส์จำเป็นต้องแยกแยะคำเหล่านั้น

บทความนี้กำหนดทั้งสองแนวคิดชี้ให้เห็นความแตกต่างและอธิบายโดยใช้ตัวอย่างวิธีการและเวลาที่จะนำไปใช้ เพื่อให้ง่ายขึ้นเราพิจารณาอนุภาคที่กำลังเคลื่อนที่จากนั้นเราจะทบทวนแนวคิดเกี่ยวกับความเร็วและความเร็ว

รูปที่ 1. ความเร็วและความเร็วของอนุภาคที่เคลื่อนที่เป็นเส้นโค้ง จัดทำโดย: F. Zapata.

ความแตกต่างระหว่างความเร็วและความเร็ว

	ความเร็ว	ความเร็ว
คำนิยาม	มันคือระยะทางที่เดินทางต่อหนึ่งหน่วยเวลา	มันคือการกระจัด (หรือการเปลี่ยนตำแหน่ง) ในแต่ละหน่วยเวลา
เอกสาร	โวลต์	โวลต์
ประเภทวัตถุทางคณิตศาสตร์	ไต่	เวกเตอร์
สูตร (สำหรับช่วงเวลาที่ จำกัด ) *	v = Δs / Δt	v = Δr / Δt
สูตร (สำหรับช่วงเวลาที่กำหนด) **	v = ds / dt = s '(เสื้อ)	v = dr / dt = r '(เสื้อ)
คำอธิบายของสูตร	* ความยาวของเส้นทางที่เดินทางหารด้วยระยะเวลาที่ใช้ในการเดินทาง ** ในความเร็วชั่วขณะระยะเวลามีแนวโน้มที่จะเป็นศูนย์ ** การดำเนินการทางคณิตศาสตร์เป็นอนุพันธ์ของส่วนโค้งพา ธ เป็นฟังก์ชันของเวลาเทียบกับ t ของเวลาทันที	* การกระจัดของเวกเตอร์หารด้วยช่วงเวลาที่เกิดการกระจัด ** ด้วยความเร็วในทันทีเวลาที่ล่วงเลยมีแนวโน้มที่จะเป็นศูนย์ ** การดำเนินการทางคณิตศาสตร์เป็นอนุพันธ์ของฟังก์ชันตำแหน่งเมื่อเทียบกับเวลา
ลักษณะเฉพาะ	ในการแสดงมันจำเป็นต้องใช้จำนวนจริงบวกเท่านั้นโดยไม่คำนึงถึงมิติเชิงพื้นที่ที่การเคลื่อนที่เกิดขึ้น ** ความเร็วทันทีคือค่าสัมบูรณ์ของความเร็วทันที	อาจต้องใช้จำนวนจริงมากกว่าหนึ่งจำนวน (บวกหรือลบ) ในการแสดงขึ้นอยู่กับมิติเชิงพื้นที่ที่เกิดการเคลื่อนไหว ** โมดูลัสของความเร็วทันใจคือความเร็วทันที

ตัวอย่างที่มีความเร็วสม่ำเสมอในส่วนตรง

ด้านต่างๆของความเร็วและความเร็วได้สรุปไว้ในตารางด้านบน จากนั้นเพื่อเสริมให้พิจารณาตัวอย่างต่างๆที่แสดงถึงแนวคิดที่เกี่ยวข้องและความสัมพันธ์ของพวกเขา:

- ตัวอย่าง 1

สมมติว่ามดแดงเคลื่อนที่ไปตามเส้นตรงและไปตามทิศทางที่ระบุในรูปด้านล่าง

รูปที่ 2. มดบนทางตรง ที่มา: F. Zapata

นอกจากนี้มดยังเคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอเพื่อให้มันเดินทางเป็นระยะทาง 30 มิลลิเมตรในช่วงเวลา 0.25 วินาที

กำหนดความเร็วและความเร็วของมด

สารละลาย

ความเร็วของมดคำนวณโดยการหารระยะทางที่เดินทางด้วยช่วงเวลาΔt

v = Δs / Δt = (30 มม.) / (0.25 วินาที) = 120 มม. / วินาที = 12 ซม. / วินาที

ความเร็วของมดคำนวณโดยการหารการกระจัดΔ rด้วยช่วงเวลาที่เกิดการกระจัด

การกระจัดเป็น 30 มม. ในทิศทาง30ºตามแกน X หรือในรูปแบบกะทัดรัด:

Δ r = (30 มม. ¦ 30º)

สามารถสังเกตได้ว่าการกระจัดประกอบด้วยขนาดและทิศทางเนื่องจากเป็นปริมาณเวกเตอร์ หรืออีกวิธีหนึ่งการกระจัดสามารถแสดงได้ตามส่วนประกอบคาร์ทีเซียน X และ Y ด้วยวิธีนี้:

Δ r = (30 mm * cos (30º); 30 mm * sin (30º)) = (25.98 mm; 15.00 mm)

ความเร็วของมดคำนวณโดยการหารการกระจัดตามช่วงเวลาที่มันถูกสร้างขึ้น:

v = Δ r / Δt = (25.98 mm / 0.25 s; 15.00 mm / 0.25 s) = (103.92; 60.00) mm / s

ความเร็วนี้ในส่วนประกอบคาร์ทีเซียน X และ Y และในหน่วย cm / s คือ:

v = (10.392; 6.000) ซม. / วินาที

อีกทางเลือกหนึ่งที่เวกเตอร์ความเร็วสามารถแสดงในรูปแบบเชิงขั้ว (โมดูลัส ¦ ทิศทาง) ดังที่แสดง:

v = (12 ซม. / วินาที ¦ 30º)

หมายเหตุ : ในตัวอย่างนี้เนื่องจากความเร็วคงที่ความเร็วเฉลี่ยและความเร็วทันทีจึงตรงกัน โมดูลัสของความเร็วทันทีพบว่าเป็นความเร็วทันที

ตัวอย่าง 2

มดตัวเดียวกันในตัวอย่างก่อนหน้านี้เปลี่ยนจาก A ไป B จากนั้นจาก B ไป C และสุดท้ายจาก C ถึง A ตามเส้นทางสามเหลี่ยมที่แสดงในรูปต่อไปนี้

รูปที่ 3 เส้นทางสามเหลี่ยมของมด ที่มา: F. Zapata

ส่วน AB ครอบคลุมใน 0.2 วินาที; BC รันใน 0.1 วินาทีและสุดท้าย CA รันใน 0.3 วินาที ค้นหาความเร็วเฉลี่ยของการเดินทาง ABCA และความเร็วเฉลี่ยของการเดินทาง ABCA

สารละลาย

ในการคำนวณความเร็วเฉลี่ยของมดเราเริ่มต้นด้วยการกำหนดระยะทางทั้งหมดที่เดินทาง:

Δs = 5 ซม. + 4 ซม. + 3 ซม. = 12 ซม.

ช่วงเวลาที่ใช้สำหรับการเดินทางทั้งหมดคือ:

Δt = 0.2 วินาที + 0.1 วินาที + 0.3 วินาที = 0.6 วินาที

ดังนั้นความเร็วเฉลี่ยของมดคือ:

v = Δs / Δt = (12 ซม.) / (0.6 วินาที) = 20 ซม. / วินาที

จากนั้นจะคำนวณความเร็วเฉลี่ยของมดในเส้นทาง ABCA ในกรณีนี้การกำจัดของมดคือ:

Δ r = (0 ซม. 0 ซม.)

เนื่องจากค่าชดเชยคือความแตกต่างระหว่างตำแหน่งสิ้นสุดลบด้วยตำแหน่งเริ่มต้น เนื่องจากทั้งสองตำแหน่งเหมือนกันดังนั้นความแตกต่างจึงเป็นโมฆะทำให้เกิดการกระจัดว่าง

การกระจัดโมฆะนี้ดำเนินการในช่วงเวลา 0.6 วินาทีดังนั้นความเร็วเฉลี่ยของมดคือ:

v = (0 ซม. 0 ซม.) / 0.6 วินาที = (0; 0) ซม. / วินาที

สรุป : ความเร็วเฉลี่ย 20 ซม. / วินาที แต่ความเร็วเฉลี่ยเป็นศูนย์ในเส้นทาง ABCA

ตัวอย่างที่มีความเร็วสม่ำเสมอในส่วนโค้ง

ตัวอย่างที่ 3

แมลงเคลื่อนที่เป็นวงกลมโดยมีรัศมี 0.2 ม. ด้วยความเร็วสม่ำเสมอเช่นเริ่มจาก A และมาถึง B มันจะเดินทาง¼ของเส้นรอบวงใน 0.25 วินาที

รูปที่ 4. แมลงในส่วนวงกลม ที่มา: F. Zapata

กำหนดความเร็วและความเร็วของแมลงในส่วน AB

สารละลาย

ความยาวของส่วนโค้งของเส้นรอบวงระหว่าง A และ B คือ:

Δs = 2πR / 4 = 2π (0.2 ม.) / 4 = 0.32 ม.

การใช้คำจำกัดความของความเร็วเฉลี่ยที่เรามี:

v = Δs / Δt = 0.32 ม. / 0.25 วินาที = 1.28 ม. / วินาที

ในการคำนวณความเร็วเฉลี่ยจำเป็นต้องคำนวณเวกเตอร์การกระจัดระหว่างตำแหน่งเริ่มต้น A และตำแหน่งสุดท้าย B:

Δ r = (0, R) - (R, 0) = (-R, R) = (-0.2, 0.2) ม.

เมื่อใช้คำจำกัดความของความเร็วเฉลี่ยเราได้รับ:

v = Δ r / Δt = (-0.2, 0.2) m / 0.25s = (-0.8, 0.8) m / s

นิพจน์ก่อนหน้านี้คือความเร็วเฉลี่ยระหว่าง A และ B ที่แสดงในรูปแบบคาร์ทีเซียน หรืออีกวิธีหนึ่งคือความเร็วเฉลี่ยสามารถแสดงในรูปแบบเชิงขั้วนั่นคือโมดูลและทิศทาง:

- v - = ((-0.8) ^ 2 + 0.8 ^ 2) ^ (½) = 1.13 ม. / วินาที

Direction = arctan (0.8 / (-0.8)) = arctan (-1) = -45º + 180º = 135ºเทียบกับแกน X

สุดท้ายเวกเตอร์ความเร็วเฉลี่ยในรูปเชิงขั้วคือv = (1.13 m / s ¦ 135º)

ตัวอย่างที่ 4

สมมติว่าเวลาเริ่มต้นของแมลงในตัวอย่างก่อนหน้าคือ 0 วินาทีจากจุด A เรามีเวกเตอร์ตำแหน่งที่ t ทันทีใด ๆ จะได้รับจาก:

R (t) =

กำหนดความเร็วและความเร็วทันทีสำหรับเวลาใด ๆ t.

สารละลาย

1. Alonso M. , Finn E. ปริมาณฟิสิกส์ I: กลศาสตร์. 1970. Fondo Educativo Interamericano SA
2. Hewitt, P. แนวคิดวิทยาศาสตร์กายภาพ. พิมพ์ครั้งที่ห้า. เพียร์สัน
3. หนุ่มฮิวจ์ ฟิสิกส์มหาวิทยาลัยกับฟิสิกส์สมัยใหม่ 14 เอ็ดเพียร์สัน
4. วิกิพีเดีย ความเร็ว. สืบค้นจาก: es.wikipedia.com
5. Zita, A. ความแตกต่างระหว่างความเร็วและความเร็ว ดึงมาจาก: differentiator.com