Die Grundformel für die Geschwindigkeit ist v = d /t, wobei v die Geschwindigkeit, d die Verschiebung und t die Zeitänderung ist. Die Geschwindigkeit misst die Geschwindigkeit, mit der sich ein Objekt in eine bestimmte Richtung bewegt.
Geschwindigkeit ist die Positionsänderung eines Objekts innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens. Daher kann die Formel für die Geschwindigkeit wie folgt ausgedrückt werden:
Geschwindigkeit = (Endposition ‰ÛÒ Ausgangsposition) /Zeitänderung
Geschwindigkeit = (Xf ‰ÛÒ Xi) /t
Geschwindigkeit = d /t (wobei d = Verschiebung und t = Zeitänderung)
Geschwindigkeit hat als Vektorgröße sowohl Größe als auch Richtung. Die Größe bezieht sich auf die Größe und die Richtung bezieht sich auf den Kurs, auf dem sich ein Objekt bewegt. Die Einheiten, in denen die Geschwindigkeit gemessen wird, sind Meter pro Sekunde, die üblicherweise als m/s abgekürzt wird.
Beispiel:
Ein Segelboot nimmt an einem 2.000-Meter-Rennen teil. Dieses Boot überquert die Startlinie, wenn es bereits die volle Geschwindigkeit erreicht hat. Es erreicht die Ziellinie in genau drei Minuten und 20 Sekunden (200 Sekunden). Um die Geschwindigkeit des Segelboots zu bestimmen, folgen Sie der folgenden Gleichung.
Lösung:
Geschwindigkeit = (Endposition ‰ÛÒ Ausgangsposition) /Zeitänderung
Geschwindigkeit = (2000m ‰ÛÒ 0m) /200 Sek.
Geschwindigkeit = 10m/s in Richtung Ziellinie.
Durchschnittsgeschwindigkeit vs. Durchschnittliche Geschwindigkeit
Die durchschnittliche Geschwindigkeit ist die Nettoänderung der Entfernung eines Objekts pro Zeiteinheit. Geschwindigkeit beschreibt, wie schnell sich ein Objekt in eine bestimmte Richtung bewegt. Die durchschnittliche Geschwindigkeit ist die Nettoänderung der Verschiebung pro Zeiteinheit. Die Geschwindigkeit bezieht sich auf die Geschwindigkeit, mit der ein Objekt seine Position ändert. Die Geschwindigkeit wird im Allgemeinen gemessen, während sich ein Objekt in eine Richtung bewegt, während die Geschwindigkeit daran gemessen werden kann, wie weit sich ein Objekt von seiner Startposition entfernt. Die folgenden Gleichungen veranschaulichen, wie Sie die Mittelwerte dieser Zahlen ermitteln.
Durchschnittsgeschwindigkeit = Zurückgelegte Gesamtstrecke /Gesamtzeit
Durchschnittliche Geschwindigkeit = Gesamte Objektverschiebung /Gesamtzeit
Das folgende Beispiel veranschaulicht die Gleichungen zum Ermitteln dieser Werte.
Ein Auto fährt zwei Stunden lang mit einer Geschwindigkeit von 48 km/h nach Norden. Dann fährt es eine Stunde lang mit der gleichen Geschwindigkeit (30 Meilen pro Stunde), aber es fährt nach Süden statt nach Norden. Bestimmen Sie die durchschnittliche Geschwindigkeit und Geschwindigkeit mithilfe der folgenden Gleichung.
Lösung:
Die zurückgelegte Gesamtstrecke beträgt (30 Meilen/Stunde x 2 Stunden) + (30 Meilen/Stunde x 1 Stunde) = 90 Meilen
Die Gesamtzeit beträgt 3 Stunden.
Durchschnittsgeschwindigkeit = Gesamtstrecke/Gesamtzeit
Durchschnittsgeschwindigkeit = 90 km /3 Stunden
Durchschnittsgeschwindigkeit = T30 Meilen pro Stunde
Oder betrachte es so:
Durchschnittliche Geschwindigkeit = Gesamtverdrängung /Gesamtzeit
Verschiebung nach Norden = (30 Meilen/Stunde x 2 Stunden) - (30 Meilen/Stunde x 1 Stunde)
Verschiebung nach Norden = 30 Meilen
Durchschnittliche Geschwindigkeit = 30 Meilen /3 Stunden
Durchschnittliche Geschwindigkeit = 10 Meilen pro Stunde
Winkelgeschwindigkeit
Winkelgeschwindigkeit ist die Messung der Winkelverschiebung eines Objekts auf einer Kreisbahn pro Zeiteinheit. Die Richtung der Winkelgeschwindigkeit ist auf die Richtungen im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn beschränkt.
Winkelgeschwindigkeit = Drehwinkel (Theta) /Zeit
Die Grundeinheit für die Winkelgeschwindigkeit ist Radiant pro Sekunde. In der Praxis bevorzugen die meisten jedoch die Verwendung von Umdrehungen pro Minute (RPM). In diesem Fall überbrückt eine Umdrehung eine Strecke von 2pi Radiant. Für eine vollständige Umdrehung, Winkelgeschwindigkeit = 2pi Radiant /Zeit in Sekunden.
Beispiel:
Ein Objekt, das sich auf einer Kreisbahn bewegt, führt eine Umdrehung in 4 Sekunden durch. Berechnen Sie seine Winkelgeschwindigkeit.
Lösung:
Winkelgeschwindigkeit = Drehwinkel /Zeit
Winkelgeschwindigkeit = 2pi Radiant /Zeit
Winkelgeschwindigkeit = 2x3,14 /4
Winkelgeschwindigkeit = 1,57 Radiant pro Sekunde (rad/s)
