SPARTOS IR GREIČIO SKIRTUMAI (SU PAVYZDŽIAIS) - FIZINIS - 2025

Į tarp greičio ir greičio skirtumai egzistuoja, nors abu yra susiję fiziniai kiekiai. Bendrinėje kalboje vienas ar kitas terminas vartojamas pakaitomis, lyg jie būtų sinonimai, tačiau fizikoje juos reikia atskirti.

Šiame straipsnyje apibrėžtos abi sąvokos, nurodomi skirtumai ir, remiantis pavyzdžiais, paaiškinta, kaip ir kada taikoma viena ar kita. Kad būtų paprasčiau, mes atsižvelgiame į judančią dalelę ir iš ten apžvelgsime greičio ir greičio sąvokas.

1 pav. Kreivėje judančios dalelės greitis ir greitis. Parengė: F. Zapata.

Skirtumai tarp greičio ir greičio

	Greitis	Greitis
Apibrėžimas	Tai yra nuvažiuotas atstumas per laiko vienetą	Tai poslinkis (arba padėties pakeitimas) kiekviename laiko vienete
Pažymėjimas	v	v
Matematinis objekto tipas	Lipkite	Vektorius
Formulė (ribotam laikotarpiui) *	v = Δs / Δt	v = Δr / Δt
Formulė (tam tikru laiko momentu) **	v = ds / dt = s '(t)	v = dr / dt = r '(t)
Formulės paaiškinimas	* Nuvažiuoto kelio ilgis padalintas iš jo nuvažiavimo laiko. ** Esant momentiniam greičiui, šis laikotarpis yra lygus nuliui. ** Matematinė operacija yra kelio lanko, kaip laiko funkcijos, išvestinė iš laiko momento t.	* Vektorių poslinkis padalytas iš laikotarpio, per kurį poslinkis įvyko. ** Momentiniu greičiu laiko intervalas yra lygus nuliui. ** Matematinė operacija yra išvestinė iš padėties funkcijos laiko atžvilgiu.
charakteristikos	Jai išreikšti reikalingas tik teigiamas tikrasis skaičius, neatsižvelgiant į erdvinius matmenis, kuriuose vyksta judėjimas. ** Momentinis greitis yra absoliuti momentinio greičio vertė.	Priklausomai nuo erdvinių matmenų, kuriuose vyksta judėjimas, jam išreikšti gali prireikti daugiau nei vieno realaus skaičiaus (teigiamo ar neigiamo). ** Momentinio greičio modulis yra momentinis greitis.

Vienodo greičio tiesiomis atkarpomis pavyzdžiai

Įvairūs greičio ir greičio aspektai buvo apibendrinti aukščiau esančioje lentelėje. Ir tada, norėdami papildyti, apsvarstykite keletą pavyzdžių, iliustruojančių sąvokas ir jų santykius:

- 1 pavyzdys

Tarkime, kad raudona skruzdėlė juda tiesia linija ir ta kryptimi, kuri parodyta paveikslėlyje žemiau.

2 pav. Skruzdėlytė tiesiame kelyje. Šaltinis: F. Zapata.

Be to, skruzdėlė juda tolygiai taip, kad ji 0,25 sekundės atstumu judėtų 30 milimetrų atstumu.

Nustatykite skruzdėlės greitį ir greitį.

Sprendimas

Skruzdėlės greitis apskaičiuojamas dalijant nuvažiuotą atstumą Δs iš laikotarpio Δt.

v = Δs / Δt = (30 mm) / (0,25 s) = 120 mm / s = 12 cm / s

Skruzdėlės greitis apskaičiuojamas padalijant poslinkį Δ r iš laikotarpio, per kurį buvo atliktas poslinkis.

Poslinkis buvo 30 mm 30 ° kryptimi X ašies atžvilgiu arba kompaktiškas:

Δ r = (30 mm ¦ 30º)

Galima pastebėti, kad poslinkį sudaro dydis ir kryptis, nes tai yra vektoriaus kiekis. Kitu atveju poslinkis gali būti išreiškiamas pagal jo dekarto komponentus X ir Y tokiu būdu:

Δ r = (30 mm * cos (30 °); 30 mm * sin (30 °)) = (25,98 mm; 15,00 mm)

Skruzdėlės greitis apskaičiuojamas padalijant poslinkį iš laiko, per kurį ji buvo padaryta:

v = Δ r / Δt = (25,98 mm / 0,25 s; 15,00 mm / 0,25 s) = (103,92; 60,00) mm / s

Šis greitis Dekarto komponentų X ir Y ir cm / s vienetais yra:

v = (10,392; 6 000) cm / s.

Kitu atveju greičio vektorius gali būti išreikštas jo poline forma (modulio ¦ kryptimi), kaip parodyta:

v = (12 cm / s ¦ 30º).

Pastaba : kadangi šiame pavyzdyje greitis yra pastovus, vidutinis greitis ir momentinis greitis sutampa. Momentinio greičio modulis yra momentinis greitis.

2 pavyzdys

Ta pati skruzdė ankstesniame pavyzdyje eina iš A į B, tada iš B į C ir galiausiai iš C į A, eidama trikampiu, parodytu kitame paveiksle.

3 pav. Skruzdėlės trikampis. Šaltinis: F. Zapata.

AB skyrius jį dengia per 0,2 s; BC jį paleidžia per 0,1 s, o galiausiai CA jį paleidžia per 0,3 s. Raskite vidutinį kelionės greitį ABCA ir vidutinį kelionės greitį ABCA.

Sprendimas

Norėdami apskaičiuoti vidutinį skruzdėlės greitį, pirmiausia nustatome bendrą nuvažiuotą atstumą:

Δs = 5 cm + 4 cm + 3 cm = 12 cm.

Visai kelionei naudojamas laikas:

Δt = 0,2 s + 0,1 s + 0,3 s = 0,6 s.

Taigi vidutinis skruzdėlės greitis yra:

v = Δs / Δt = (12 cm) / (0,6 s) = 20 cm / s.

Toliau apskaičiuojamas vidutinis skruzdėlės greitis ABCA trasoje. Šiuo atveju skruzdėlės padarytas poslinkis yra:

Δ r = (0 cm; 0 cm)

Taip yra todėl, kad poslinkis yra skirtumas tarp galinės padėties atėmus pradinę padėtį. Kadangi abi pozicijos yra vienodos, tada jų skirtumas yra nulinis, todėl nulinis poslinkis atsiranda.

Šis niekinis poslinkis buvo atliktas per 0,6 s, taigi skruzdėlės vidutinis greitis buvo:

v = (0 cm; 0 cm) / 0,6 s = (0; 0) cm / s.

Išvada : vidutinis greitis 20 cm / s, tačiau vidutinis greitis yra lygus nuliui ABCA kelyje.

Vienodo greičio pavyzdžiai lenktose atkarpose

3 pavyzdys

Vabzdys juda apskritimu, kurio spindulys yra 0,2 m, tolygiu greičiu, kad pradedant nuo A ir artėjant prie B, jis skrieja ¼ apskritimo per 0,25 s.

4 pav. Vabzdys apskrito pjūvio pavidalu. Šaltinis: F. Zapata.

AB sekcijoje nustatykite vabzdžio greitį ir greitį.

Sprendimas

Apskritimo arkos ilgis tarp A ir B yra:

Δs = 2πR / 4 = 2π (0,2 m) / 4 = 0,32 m.

Taikydami vidutinio greičio apibrėžimą, turime:

v = Δs / Δt = 0,32 m / 0,25 s = 1,28 m / s.

Norint apskaičiuoti vidutinį greitį, reikia apskaičiuoti poslinkio vektorių tarp pradinės padėties A ir galutinės padėties B:

Δ r = (0, R) - (R, 0) = (-R, R) = (-0,2, 0,2) m

Taikydami vidutinio greičio apibrėžimą, gauname:

v = Δ r / Δt = (-0,2, 0,2) m / 0,25 s = (-0,8, 0,8) m / s.

Ankstesnė išraiška yra vidutinis greitis tarp A ir B, išreikštas Dekarto forma. Arba vidutinis greitis gali būti išreikštas poliariniu pavidalu, tai yra, modulio ir krypties atžvilgiu:

- v - = ((-0,8) ^ 2 + 0,8 ^ 2) ^ (½) = 1,13 m / s

Kryptis = arktanas (0,8 / (-0,8)) = arktanas (-1) = -45º + 180º = 135º X ašies atžvilgiu.

Galiausiai vidutinis greičio vektorius, esantis polinėje formoje, yra: v = (1,13 m / s ¦ 135º).

4 pavyzdys

Darant prielaidą, kad ankstesniame pavyzdyje vabzdžio pradžios laikas yra 0 s nuo taško A, mes turime prielaidą, kad jo padėties vektorius bet kurią akimirką t yra:

r (t) =.

Nustatykite bet kurio laiko t greitį ir momentinį greitį.

Sprendimas

1. Alonso M., Finn E. Fizikos I tomas: mechanika. 1970 m. „Fondo Educativo Interamericano SA“
2. Hewitt, P. Konceptualusis fizikos mokslas. Penktas leidimas. Pearsonas.
3. Jaunas, Hugh. Universiteto fizika su šiuolaikine fizika. 14-asis Ed Pearsonas.
4. Vikipedija. Greitis. Atkurta iš: es.wikipedia.com
5. Zita, A. Skirtumas tarp greičio ir greičio. Atkurta iš: differentiator.com