ในวิชาฟิสิกส์ ความเร็วหมายถึงการวัดความเร็วที่วัตถุเคลื่อนที่จากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่ง เป็นปริมาณสเกลาร์ หมายความว่า มีขนาด แต่ไม่มีทิศทาง ทำให้แตกต่างจากความเร็ว ซึ่งเป็นปริมาณเวกเตอร์ที่มีทิศทางรวมอยู่ด้วย ความเร็วเป็นพื้นฐานของการทำความเข้าใจการเคลื่อนไหว และมักเป็นหนึ่งในแนวคิดแรกๆ ที่แนะนำในวิชาฟิสิกส์ศึกษา
ความเร็วหมายถึงระยะทางที่เดินทางต่อหน่วยเวลา สูตรคำนวณความเร็วเฉลี่ย \( v \) ได้รับจาก:
\( v = \frac{d}{t} \)
ที่ไหน:
โดยทั่วไปความเร็วจะวัดเป็นหน่วยเมตรต่อวินาที (m/s) ในระบบหน่วยสากล (SI) แต่ยังสามารถแสดงเป็นหน่วยอื่นๆ เช่น กิโลเมตรต่อชั่วโมง (km/h) ไมล์ต่อชั่วโมง (mph) หรือฟุตต่อวินาที (ft/s)
แม้ว่าความเร็วเฉลี่ยจะทำให้เราเห็นภาพรวมของการเคลื่อนไหวในช่วงเวลาที่กำหนด แต่ความเร็วที่เกิดขึ้นในขณะนั้นจะบอกเราว่าวัตถุกำลังเคลื่อนที่เร็วแค่ไหนในช่วงเวลาหนึ่งๆ เมื่อพิจารณาช่วงเวลาอันสั้นเพียงเล็กน้อย เราสามารถแสดงความเร็วในขณะนั้นได้ดังนี้:
\( v = \lim\limits_{\Delta t \to 0} \frac{\Delta d}{\Delta t} \)
แนวคิดนี้มีความสำคัญเมื่อต้องรับมือกับวัตถุที่ไม่รักษาความเร็วคงที่
ความเร็วสามารถสังเกตได้ในสถานการณ์ต่างๆ มากมายในแต่ละวัน ตัวอย่างเช่น เมื่อขับรถ มาตรวัดความเร็วจะแสดงความเร็วในขณะนั้นของรถ ในทำนองเดียวกัน หากคุณวิ่งแข่ง 100 เมตรในเวลา 12 วินาที ความเร็วเฉลี่ยของคุณในระหว่างการแข่งขันจะเป็น:
\( v = \frac{100\textrm{เมตร}}{12\textrm{ วินาที}} \approx 8.33\textrm{ นางสาว} \)
การทำความเข้าใจความเร็วสามารถปรับปรุงได้ด้วยการทดลองง่ายๆ:
วัสดุ:
ขั้นตอน:
วัสดุ:
ขั้นตอน:
การวิเคราะห์การทดลองเหล่านี้ช่วยให้เข้าใจว่าความเร็วสามารถเปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไปได้อย่างไร และจะวัดได้อย่างแม่นยำในบริบทต่างๆ ได้อย่างไร
ความเร็วยังสามารถแสดงเป็นกราฟิกได้ กราฟความเร็ว-เวลาจะแสดงความเร็วบนแกนตั้งและเวลาบนแกนนอน เส้นแนวนอนตรงแสดงถึงความเร็วคงที่ ในขณะที่ความชันแสดงถึงความเร็วที่เปลี่ยนแปลง ยิ่งชันชันมากเท่าใดความเร็วก็จะยิ่งเปลี่ยนแปลงมากขึ้นเท่านั้น หากเราคำนวณพื้นที่ใต้เส้นกราฟ เราจะได้ระยะทางที่เดินทางในช่วงเวลาหนึ่ง
การทำความเข้าใจความเร็วเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการสำรวจแนวคิดอื่นๆ ในฟิสิกส์ เช่น ความเร่ง แรง พลังงานจลน์ และโมเมนตัม เป็นรากฐานสำหรับกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน ซึ่งควบคุมการเคลื่อนที่ของวัตถุและสร้างกรอบการทำงานสำหรับกลศาสตร์คลาสสิก ในชีวิตประจำวัน ตั้งแต่ยานพาหนะที่เราขับไปจนถึงกีฬาที่เราชื่นชอบ ความเร็วเป็นส่วนสำคัญในการรับรู้การเคลื่อนไหวของเรา
ความเร็วเป็นแนวคิดหลักในฟิสิกส์ที่ใช้ในการอธิบายว่าวัตถุเคลื่อนที่เร็วแค่ไหน ไม่ว่าจะพิจารณาความเร็วเฉลี่ยของการเดินทางทั้งหมดหรือความเร็วชั่วขณะ ณ ขณะใดขณะหนึ่ง ก็เป็นการวัดที่ช่วยให้เราวัดปริมาณและเข้าใจการเคลื่อนไหวในบริบทที่หลากหลาย จากการศึกษาความเร็วและการประยุกต์ของมัน ทำให้เราเข้าใจธรรมชาติพื้นฐานของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่และแรงที่ควบคุมวัตถุเหล่านั้น
