Διαστατική φόρμουλα ταχύτητας
Η ανάπαυση και η κίνηση είναι τα δύο κύρια χαρακτηριστικά που λαμβάνονται υπόψη κατά τον καθορισμό της φυσικής κατάστασης ενός σώματος. Όπως υποδηλώνει το όνομα, η ανάπαυση σημαίνει μια κατάσταση του σώματος όταν είναι στατικό ή δεν εμφανίζεται μετατόπιση. Από την άλλη πλευρά, κίνηση θεωρείται η κατάσταση όπου ένα σώμα μετακινείται από το ένα μέρος στο άλλο.
Πολλά φυσικά χαρακτηριστικά πρέπει να ληφθούν υπόψη για να οριστούν αυτές οι καταστάσεις. Από αυτά τα χαρακτηριστικά, η διαστατική ταχύτητα είναι μια από τις κύριες μονάδες χωρίς την οποία ο καθορισμός της ηρεμίας και της κίνησης ή της συμπεριφοράς μιας ιδιότητας σε αυτές τις καταστάσεις είναι σχεδόν αδύνατος. Επιπλέον, με τη μελέτη της ταχύτητας, μπορούμε να κατανοήσουμε τη συμβολή της στη Νευτώνεια μηχανική.
Τι είναι η ταχύτητα και η μονάδα SI της;
Η ταχύτητα ορίζεται ως η απόσταση που διανύει ένα σώμα από το ένα σημείο στο άλλο σε ένα δευτερόλεπτο. Για παράδειγμα, εάν ένα σώμα έχει διανύσει απόσταση «d» και ο συνολικός χρόνος που διανύθηκε είναι «t», τότε η μαθηματική έκφραση της διαστατικής ταχύτητας μπορεί να γραφτεί ως:
s =d/t
Μονάδες ταχύτητας SI και CGS
Η ταχύτητα διαστάσεων εξαρτάται από την απόσταση και τον χρόνο. Επομένως, οι εμπλεκόμενες μονάδες είναι μετρητές και δευτερόλεπτα στο σύστημα SI. Έτσι, λαμβάνοντας υπόψη τον τύπο, μπορούμε να πούμε ότι:
s =d/t
Ή, s =μέτρο/δευτερόλεπτα
Ή, s =ms-1
Στο σύστημα CGS, η μονάδα απόστασης είναι σε εκατοστά ενώ αυτή του χρόνου παραμένει η ίδια, που είναι δευτερόλεπτα. Επομένως, σε αυτό το μετρικό σύστημα, η διαστατική ταχύτητα έχει μονάδα cm-1.
Ταχύτητα—Μια κλιμακωτή ποσότητα
Στη φυσική, υπάρχουν δύο τύποι μεγεθών - βαθμωτές και διανυσματικές. Ένα βαθμωτό μέγεθος έχει μόνο μέγεθος, αλλά ένα διανυσματικό μέγεθος έχει και μέγεθος και κατεύθυνση. Η ταχύτητα θεωρείται βαθμωτή μονάδα γιατί όταν πρέπει να τη συμβολίσουμε, λέμε μόνο ότι η διαστατική ταχύτητα ενός σώματος είναι περίπου x ms-1. Δεν λέμε ότι ταξιδεύει προς τα δυτικά ή από το σημείο Α στο σημείο Β. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η ταχύτητα δεν υπόκειται σε διαφορικές εξισώσεις ή έννοιες.
Ιδιότητες βαθμωτών μονάδων:
- Η ταχύτητα ορίζεται μόνο με ένα μέγεθος ή μια αριθμητική τιμή.
- Είναι πάντα θετική ποσότητα.
- Η ταχύτητα μπορεί να μηδενιστεί μόνο όταν το σώμα είναι σε ηρεμία.
- Παρόλο που η αρχική και η τελική θέση του σώματος είναι ίδιες ή διαφορετικές, η ταχύτητά του δεν θα είναι ποτέ μηδενική.
Τύποι ταχύτητας
- Η μεταφραστική ταχύτητα εμφανίζεται από ένα σώμα ενώ ταξιδεύετε σε ευθεία γραμμή. Εδώ, το μήκος μεταξύ δύο σημείων είναι η συνολική απόσταση που διανύθηκε.
- Η ταχύτητα περιστροφής εμφανίζεται από ένα σώμα που κινείται κατά μήκος μιας κυκλικής διαδρομής. Καθώς το σώμα κινείται κατά μήκος της περιφέρειας, η απόσταση που καλύπτει ισούται με την περιφέρεια.
- Στιγμιαία ταχύτητα είναι η ταχύτητα ενός σώματος σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή. Για παράδειγμα, θεωρήστε ότι ο συνολικός χρόνος που απαιτείται διαιρείται σε τέσσερις περιπτώσεις—5ο δευτερόλεπτο, 10ο δευτερόλεπτο, 15ο δευτερόλεπτο και 20ο δευτερόλεπτο. Η απόσταση που διανύθηκε στο 5ο δευτερόλεπτο θεωρείται η στιγμιαία ταχύτητα του σώματος.
- Μέση ταχύτητα είναι η συνολική απόσταση που διανύει ένα σώμα μέσα σε μια δεδομένη περίοδο. Για παράδειγμα, σκεφτείτε ένα σώμα που έχει διανύσει 10 μέτρα σε 5 δευτερόλεπτα, 15 μέτρα σε 3 δευτερόλεπτα και 20 μέτρα σε 4 δευτερόλεπτα. Επομένως, η συνολική απόσταση που διανύθηκε είναι 45 μέτρα και ο συνολικός χρόνος που διανύθηκε είναι 12 δευτερόλεπτα. Σύμφωνα με τον τύπο, η μέση ταχύτητα είναι (45/12) ms-1.
Παραγωγή και εξήγηση του διαστατικού τύπου της ταχύτητας
Η ταχύτητα εκφράζεται ως:
s =d/t
Εδώ, το «d» αντιπροσωπεύει την απόσταση ή το μήκος και το «t» αντιπροσωπεύει το χρόνο. Επομένως, το 'd' αντιπροσωπεύεται από [L] ενώ ο χρόνος αντιπροσωπεύεται από [T].
Η τοποθέτηση αυτών των τιμών στην έκφραση ταχύτητας δίνει:
s =[L]/[T]
s =[L1T-1]
Δεδομένου ότι καμία μάζα δεν εμπλέκεται στην έκφραση της ταχύτητας, ο τύπος διαστάσεων της μπορεί να δοθεί ως:
s =[M0L1T-1]
Συμπέρασμα
Η ταχύτητα είναι ένα από τα πιο κρίσιμα χαρακτηριστικά που πρέπει να λάβετε υπόψη όταν ασχολείστε με την ανάπαυση και την κίνηση. Παρόλο που η επιτάχυνση, η δύναμη και άλλα χαρακτηριστικά εξαρτώνται από την ταχύτητα, τόσο η ταχύτητα όσο και η ταχύτητα έχουν το ίδιο μέγεθος. Εκτός από αυτό, η ταχύτητα χρησιμοποιείται σε συσχετισμό με την ταχύτητα στις εξισώσεις των κινήσεων που απαιτούνται για τον υπολογισμό του χρόνου, της απόστασης, της επιτάχυνσης και άλλων μονάδων που βασίζονται σε πολύπλοκα σενάρια κινήσεων του πραγματικού σώματος. Επιπλέον, ο τύπος ταχύτητας διαστάσεων βοηθά στη μελέτη του γραφήματος των γραφημάτων ταχύτητας-χρόνου και μετατόπισης-χρόνου.
