در فیزیک، سرعت به اندازه گیری سرعت حرکت یک جسم از یک مکان به مکان دیگر اشاره دارد. این یک کمیت اسکالر است، به این معنی که دارای قدر است، اما جهت ندارد، آن را از سرعت، که یک کمیت برداری است که شامل جهت است، متمایز می کند. سرعت برای درک حرکت ضروری است و اغلب یکی از اولین مفاهیم معرفی شده در آموزش فیزیک است.
سرعت به عنوان مسافت طی شده در واحد زمان تعریف می شود. فرمول محاسبه سرعت متوسط \( v \) به صورت زیر ارائه می شود:
\( v = \frac{d}{t} \)
جایی که:
سرعت معمولاً در واحدهای متر بر ثانیه (m/s) در سیستم بین‌المللی واحدها (SI) اندازه‌گیری می‌شود، اما می‌توان آن را در واحدهای دیگری مانند کیلومتر در ساعت (km/h)، مایل در ساعت (mph) بیان کرد. ، یا فوت در ثانیه (ft/s).
در حالی که سرعت متوسط یک دید کلی از حرکت در یک دوره معین به ما می دهد، سرعت آنی به ما می گوید که یک جسم در یک لحظه خاص با چه سرعتی در حال حرکت است. با در نظر گرفتن یک بازه زمانی بینهایت کوچک، می توانیم سرعت لحظه ای را به صورت زیر بیان کنیم:
\( v = \lim\limits_{\Delta t \to 0} \frac{\Delta d}{\Delta t} \)
این مفهوم هنگام برخورد با اجسامی که سرعت ثابتی ندارند ضروری است.
سرعت را می توان در بسیاری از موقعیت های روزانه مشاهده کرد. به عنوان مثال، هنگام رانندگی یک ماشین، سرعت سنج سرعت لحظه ای ماشین را نشان می دهد. به همین ترتیب، اگر یک مسابقه 100 متری را در 12 ثانیه بدوید، میانگین سرعت شما در طول مسابقه خواهد بود:
\( v = \frac{100\textrm{متر}}{12\textrm{ ثانیه}} \approx 8.33\textrm{ ام‌اس} \)
درک سرعت را می توان با آزمایش های ساده افزایش داد:
مواد:
روش:
مواد:
روش:
تجزیه و تحلیل این آزمایش ها به درک چگونگی تغییر سرعت در طول زمان و چگونگی اندازه گیری دقیق آن در زمینه های مختلف اجازه می دهد.
سرعت را می توان به صورت گرافیکی نیز نشان داد. نمودار سرعت-زمان سرعت را در محور عمودی و زمان را در محور افقی نمایش می دهد. یک خط افقی مستقیم نشان دهنده سرعت ثابت است، در حالی که یک شیب نشان دهنده سرعت تغییر است. هر چه شیب تندتر باشد، تغییر سرعت بیشتر می شود. اگر مساحت زیر خط نمودار را محاسبه کنیم، مسافت طی شده در یک بازه زمانی مشخص را بدست می آوریم.
درک سرعت برای کشف مفاهیم دیگر در فیزیک مانند شتاب، نیرو، انرژی جنبشی و تکانه بسیار مهم است. این یک پایه برای قوانین حرکت نیوتن است که بر حرکت اجسام حاکم است و چارچوبی برای مکانیک کلاسیک ایجاد می کند. در زندگی روزمره، از وسایل نقلیه ای که رانندگی می کنیم تا ورزش هایی که از آن لذت می بریم، سرعت بخشی جدایی ناپذیر از درک ما از حرکت است.
سرعت یک ایده کلیدی در فیزیک است که برای توصیف سرعت حرکت یک جسم استفاده می شود. چه سرعت متوسط کل یک سفر را در نظر بگیریم و چه سرعت لحظه ای در یک لحظه خاص، این معیاری است که به ما کمک می کند حرکت را در زمینه های مختلف کمی سازی و درک کنیم. با مطالعه سرعت و کاربردهای آن، ما بینشی در مورد ماهیت بنیادی اجسام متحرک و نیروهای حاکم بر آنها به دست می آوریم.
