Dieser Artikel erklärt, was Geschwindigkeit in der Physik ist. So erfahren Sie, wie man Geschwindigkeit berechnet, Beispiele für Geschwindigkeitswerte, welche verschiedenen Arten von Geschwindigkeit es gibt und schließlich die Unterschiede zwischen Geschwindigkeit und anderen physikalischen Konzepten.
Was ist Geschwindigkeit in der Physik?
Geschwindigkeit ist eine Größe, die die zeitliche Positionsänderung eines Körpers angibt. Unter Geschwindigkeit versteht man in der Physik den Quotienten aus der Wegstrecke und dem Zeitintervall zwischen Anfangs- und Endposition.
Ein schnelles Mobiltelefon bedeutet also, dass es in kurzer Zeit eine große Strecke zurücklegt. Je schneller sich also ein Körper bewegt, desto mehr Distanz legt er in einer bestimmten Zeit zurück.
In der Physik ist das Symbol für Geschwindigkeit der Buchstabe v.
Bedenken Sie, dass Geschwindigkeit eine Vektorgröße ist und in der Physik daher durch einen Vektor dargestellt wird. Dies bedeutet, dass die Geschwindigkeit eine Richtung und Richtung hat, die mit der Richtung und Richtung der Bewegung übereinstimmt.
Geschwindigkeitsformel
Die Geschwindigkeit ist gleich der Verschiebung (Δx) geteilt durch die Zeitänderung (Δt). Daher muss in der Physik zur Berechnung der Geschwindigkeit eines Körpers die Differenz zwischen der End- und der Anfangsposition durch die Differenz zwischen dem End- und dem Anfangszeitpunkt geteilt werden (v = Δx/Δt).
Die Formel zur Berechnung der Geschwindigkeit in der Physik lautet also wie folgt:
Die Geschwindigkeit wird in Längeneinheiten dividiert durch Zeiteinheiten ausgedrückt. Daher ist die Geschwindigkeitseinheit im Internationalen System (SI) Meter pro Sekunde (m/s).
Es ist zu beachten, dass zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines Körpers nur die Verschiebung berücksichtigt wird, die vom Körper zurückgelegte Strecke nicht.
Geschwindigkeitsbeispiele
Nachdem wir nun die Definition von Geschwindigkeit in der Physik kennen, schauen wir uns einige Beispiele für gängige Geschwindigkeitswerte im Alltag an.
- Lichtgeschwindigkeit im Vakuum: 299.792.458 m/s
- Schallgeschwindigkeit in Luft: 343,2 m/s
- Reisegeschwindigkeit eines Flugzeugs: 230 m/s
- Höchstgeschwindigkeit eines Formel-1-Wagens: 105 m/s
- Geschwindigkeit des schnellsten Mannes: 10,4 m/s
- Höchste Schildkrötengeschwindigkeit: 0,3 m/s
- Geschwindigkeit eines Elektrons: 0,001 m/s
Arten von Geschwindigkeit
In der Physik gibt es folgende Geschwindigkeitsarten :
- Durchschnittsgeschwindigkeit
- Sofortige Geschwindigkeit
- Durchschnittsgeschwindigkeit
- Winkelgeschwindigkeit
Im Folgenden wird jeder Tariftyp im Detail erläutert und wie jeder Tariftyp berechnet wird.
Durchschnittsgeschwindigkeit
Die Durchschnittsgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der sich ein sich bewegender Körper bewegt hätte, wenn er sich über die gesamte Strecke mit konstanter Geschwindigkeit bewegt hätte. Daher wird die Durchschnittsgeschwindigkeit berechnet, indem die Verschiebung durch das verstrichene Zeitintervall dividiert wird.
Gold:
-
ist die Durchschnittsgeschwindigkeit.
-
ist der Offset.
-
ist die zeitliche Variation.
-
ist die Endposition.
-
ist die Ausgangsposition.
-
ist der letzte Moment.
-
ist der Anfangsmoment.
Wenn nicht angegeben ist, welche Art von Geschwindigkeit berechnet wird, beziehen wir uns im Allgemeinen auf die Durchschnittsgeschwindigkeit.
Sofortige Geschwindigkeit
Die Momentangeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit eines sich bewegenden Körpers zu einem bestimmten Zeitpunkt. Daher kann ein sich bewegender Körper zu jedem Zeitpunkt eine andere Momentangeschwindigkeit haben.
Mathematisch ist die Momentangeschwindigkeit definiert als die Grenze der Durchschnittsgeschwindigkeit, wenn das Zeitintervall gegen Null geht. Ebenso ist die Momentangeschwindigkeit gleich der Ableitung des Ortsvektors nach der Zeit. Kurz gesagt lautet die Formel zur Berechnung dieser Geschwindigkeitsart:
Gold:
-
ist der momentane Geschwindigkeitsvektor.
-
ist der durchschnittliche Geschwindigkeitsvektor.
-
ist der Verschiebungsvektor.
-
ist das Zeitintervall, das gegen 0 tendiert, also ein unendlich kleines Zeitintervall.
-
ist die Ableitung des Ortsvektors nach der Zeit.
Durchschnittsgeschwindigkeit
Die Durchschnittsgeschwindigkeit ist das arithmetische Mittel der Endgeschwindigkeit und der Anfangsgeschwindigkeit eines Körpers auf einer Flugbahn. Daher wird die Durchschnittsgeschwindigkeit berechnet, indem die Endgeschwindigkeit und die Anfangsgeschwindigkeit des Körpers addiert und dann durch zwei geteilt werden.
Gold:
-
ist die Durchschnittsgeschwindigkeit.
-
ist die Endgeschwindigkeit.
-
ist die Anfangsgeschwindigkeit.
Winkelgeschwindigkeit
Die Winkelgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der sich ein Körper dreht, dh die Winkelgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der sich ein Objekt dreht. Kurz gesagt gibt die Winkelgeschwindigkeit an, wie schnell sich die Winkelposition eines Körpers ändert.
Die Winkelgeschwindigkeit ist gleich der Winkelverschiebung (Δθ) dividiert durch das Zeitinkrement (Δt). Um die durchschnittliche Winkelgeschwindigkeit zu berechnen, muss also die Differenz zwischen der Endwinkelposition und der Anfangswinkelposition durch die Differenz zwischen der Endzeit und der Anfangszeit geteilt werden.
Gold:
-
ist die Winkelgeschwindigkeit.
-
ist das Inkrement der Winkelposition.
-
ist das Zeitinkrement.
-
ist die endgültige Winkelposition.
-
ist die anfängliche Winkelposition.
-
ist der letzte Moment.
-
ist der Anfangsmoment.
Geschwindigkeit und Geschwindigkeit
In diesem Abschnitt werden wir sehen, was der Unterschied zwischen Geschwindigkeit und Geschwindigkeit in der Physik ist, da es sich um zwei sehr ähnliche kinematische Konzepte handelt.
Geschwindigkeit ist definiert als das Verhältnis der von einem Körper zurückgelegten Strecke zur Zeit, die für die Zurücklegung dieser Strecke verstrichen ist.
Der Unterschied zwischen Geschwindigkeit und Geschwindigkeit ist daher die Entfernung, die für die Berechnung berücksichtigt wird. Bei der Berechnung der Geschwindigkeit berücksichtigen wir die Verschiebung, also die Differenz zwischen der Endposition und der Ausgangsposition, die Geschwindigkeit errechnet sich jedoch aus der insgesamt zurückgelegten Strecke.
Geschwindigkeit und Eile
Nachfolgend wird der Unterschied zwischen Geschwindigkeit und Beschleunigung erläutert, da es sich um zwei verschiedene physikalische Konzepte handelt.
Geschwindigkeit ist der Betrag der Geschwindigkeit, das heißt, in der Physik bezieht sich der Begriff Geschwindigkeit auf den Betrag des Geschwindigkeitsvektors.
Daher besteht der Unterschied zwischen Geschwindigkeit und Geschwindigkeit darin, dass Geschwindigkeit eine vektorielle Größe ist, während Geschwindigkeit eine skalare Größe ist. Genauer gesagt ist die Geschwindigkeit der Betrag des Geschwindigkeitsvektors.
Geschwindigkeit und Beschleunigung
Abschließend werden wir sehen, wie sich Geschwindigkeit und Beschleunigung unterscheiden, da es sich um zwei mathematisch verknüpfte Größen handelt.
Beschleunigung ist eine Größe, die die Geschwindigkeitsänderung pro Zeiteinheit angibt.
Der Unterschied zwischen Geschwindigkeit und Beschleunigung besteht also darin, dass die Geschwindigkeit die Änderung der Position im Verhältnis zur Zeit angibt, während die Beschleunigung die Änderung der Geschwindigkeit im Verhältnis zur Zeit angibt.