SI egységek | méter másodpercenként |
---|---|
Egyéb egységek | kilométer per óra , csomópont , Mach-szám ... |
Dimenzió | L · T −1 |
Természet | Méret Vektor intenzív |
Szokásos szimbólum | |
Link más méretekhez | ⋅ |
A fizika , a sebesség olyan mennyiség, amely méri a hányados egy evolúció időt . Példák: ülepedési sebesség, kémiai reakció sebessége stb. Alapvetően a sebességet úgy kapjuk meg, hogy egy variáció (hosszúság, súly, térfogat stb.) Mérését elosztjuk egy bizonyos idő alatt ennek az eltelt időnek a mérésével.
Különösen a kinematikában a sebesség egy olyan mennyiség, amely egy mozgáshoz méri a megtett távolság és az eltelt idő arányát.
Az átlagos sebességet a következők határozzák meg:
.A kinematikai sebesség nemzetközi mértékegysége a másodpercenkénti méter ( m s −1 vagy m / s). Gépjárművek esetében szintén gyakran használják a kilométer / órát ( km h –1 vagy km / h) , és az angolszász rendszer használja a mérföld per óra ( mérföld per óra , mph) értéket. A haditengerészetnél azt a csomót használjuk , amelynek értéke óránként egy tengeri mérföld, vagy 0,514 4 m s −1 . A repülésben mi is a csomót használjuk, de néha a Mach számot használjuk , a Mach 1 a hangsebesség (amely a hőmérséklettől függően változik).
Formális meghatározásból már régóta hiányzik a sebesség fogalma, mert a matematikusok tartózkodtak két nem homogén mennyiség hányadosának megadásától . A távolság idővel való elosztása ezért számukra olyan helytelennek tűnt, mint amilyennek a két érték összege jelenleg megjelenhet. Így annak megtudásához, hogy az egyik test gyorsabban halad-e, mint egy másik, Galileo (1564-1642) összehasonlította e testek által megtett távolságok arányát az idők megfelelő arányával. Ehhez a következő egyenértékűséget alkalmazta:
.Arisztotelész szerint minden leeső testnek van egy bizonyos sebessége, amelyet a természet határoz meg, és amelyet nem lehet sem megnövelni, sem csökkenteni, csak erőszak alkalmazásával vagy ellenállással. Arisztotelész feltételezi, hogy egy másiknál tízszer nehezebb mobil tízszer gyorsabban mozog, ezért tízszer gyorsabban esik. Elmondása szerint az univerzum összes teste mozgásuk eredetét egy első motorból nyeri , a mozgásokat érintkezés útján továbbítják. Ehhez jön még az az elképzelés, hogy a tárgyak úgy mozognak, hogy elérjék a számukra szánt saját helyet , ahol mozdulatlanságot találnak: a mozgás magában foglalja a mozgatóerő, a mobilhoz rögzített motor működését: elválasztva az elsőtől, a második megállótól.
Arisztotelész örököse, a sebesség becslése kétségtelenül nagy előrehaladást ért el a középkorban , köszönhetően a sebesség intenzív mennyiségként való felfogásának és a sebességváltozás ötletének következményeinek. Ezek az oxfordi iskolák (az oxfordi számológépek ) és a Párizsi Egyetem ( Nicole Oresme ) munkái, amelyekben olyan szerzők, mint Pierre Duhem , Anneliese Maier vagy Marshall Clagett, meglátták a Galileo elődjeit .
A törvény a leomlott a szervek azt a De motu a Galileo (1564-1642), megállapítja, hogy a testek esnek szerint egyenletesen gyorsuló mozgás és másrészt, hogy a holttesteket, kicsi és nagy, nehéz és könnyű, c ', vagyis bármilyen méretű is és milyen jellegű, ugyanolyan sebességgel esik (legalábbis teljesen semmissé); más szóval, és mivel Galilei nem ismeri a földi gravitációt, az esés gyorsulása egyetemes állandó. Galilei tehát aláírja az arisztotelizmus végét .
A pillanatnyi sebesség fogalmát hivatalosan először határozza meg Pierre Varignon (1654-1722) a 1698. július 5, mint egy végtelenül kicsi d x hosszúság és a végtelenül kicsi d t idő aránya ennek a hosszúságnak a megtételéhez. Ehhez használja a differenciálszámítás formalizmusát, amelyet tizennégy évvel korábban Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) fejlesztett ki.
Mérési módban a sebesség két típusát kell megkülönböztetni:
Másrészt a sebesség egészen más alkalmazási eseteknek felelhet meg, attól függően, hogy egyetlen vektorról vagy vektormezőről van szó :
Az általános eset a vektormezőé, mivel még szilárd mechanika esetén is lehetséges meghatározni az anyag sebességét az adott tér egy pontján.
A sebesség intenzív mennyiség : a tér egy pontjára van meghatározva, és az összetett rendszer nem adja hozzá az egyes részek sebességét.
Egy olyan objektum pillanatnyi sebességvektorát, amelynek t időpontban megadott pozícióját a derivált határozza meg .
A gyorsulás a sebesség deriváltja, a sebesség pedig a távolság deriváltja az idő függvényében. A gyorsulás az objektum sebességének időbeli változásának sebessége. Az átlagos gyorsulással egy egy tárgy, amelynek sebessége változik v i a v f időszakban t adja meg: .
A pillanatnyi gyorsulási vektor egy tárgy, amelynek a helyzete időpontban t adják IS .
A végső sebesség v f egy tárgy kezdve a sebesség v i majd gyorsuló egy állandó sebességgel egy ideig t jelentése:
.Az átlagos tárgy sebességét áteső konstans gyorsulást . Egy ilyen gyorsító objektum d elmozdulásának megtalálásához a t időszakban helyettesítse ezt a kifejezést az első képletben, hogy megkapja:
.Ha csak az objektum kezdeti sebessége ismert, akkor a kifejezés használható. Ezek a végsebesség és elmozdulás alapvető egyenletei kombinálhatók, így az időtől független egyenlet alakulhat ki:
.A fenti egyenletek a klasszikus mechanikára érvényesek, de a speciális relativitáselméletre nem . Különösen a klasszikus mechanikában mindenki egyetért a t értékében, és a helyzet transzformációs szabályai olyan helyzetet hoznak létre, amelyben az összes nem gyorsuló megfigyelő leírja egy objektum gyorsulását ugyanazokkal az értékekkel. A speciális relativitáselméletekre sem igaz.
A fordításban mozgó tárgy mozgási energiája lineáris a tömegével és a sebességének négyzetével:
.A kinetikus energia skaláris mennyiség .
A poláris koordináták , a sebesség a síkban lehet bontani radiális sebesség ,, távolodik, vagy megy az origó felé, és a orthoradial sebesség, a merőleges irányban (amit nem összetévesztendő a tangenciális komponens), amely azonos a (lásd kinetikus sebesség ).
A sík szögmomentuma : (ahol a keresztterméket jelöli ).
Felismerjük az areoláris sebességet .
Ha az erő központi (lásd a központi erővel történő mozgást ), akkor a terület sebessége állandó ( Kepler második törvénye ).
Minél nehezebb egy tárgy, annál több energiát kell elfogyasztani ahhoz, hogy sebességet nyerjen, majd hogy elveszítse a sebességet ( mozgási energia ). Ennek fontos következményei vannak a motorizált közlekedésre, az általa kibocsátott szennyezésre és az általa okozott balesetek súlyosságára. Tehát amikor Rotterdam - 2002-ben - korlátozott volt ( 120 km / h- ról 80 km / h- ra 3,5 km felett ), és figyelte a sebességet az A13-as autópálya Overschie kerületét keresztező szakaszán , az NO x aránya 15-20% -kal csökkent , PM10 25-30% -kal és szén-monoxid (CO) 21% -kal. A CO 2 -kibocsátás 15% -kal, a balesetek száma 60% -kal csökkent (- a halálesetek száma 90%), a zaj elosztva 2-vel.