Viteza este măsurarea ratei cu care un obiect își schimbă poziția. Deși este adesea confundat cu viteza, direcția în care obiectul se mișcă este necesară pentru această măsurare. Există multe tipuri diferite de măsurători de viteză, inclusiv medie, instantanee, accelerație, radiale și unghiulare. Este un concept fundamental în fizică și are multe aplicații în viața de zi cu zi.
Viteză versus viteză
Termenii viteză și viteză sunt adesea confundați, iar în unele situații sunt folosiți interschimbabil. Totuși, acest lucru este incorect din punct de vedere tehnic, deoarece viteza ia în considerare deplasarea unui obiect – adică distanța dintre punctul de început și punctul de sfârșit – și viteza nu. Dacă sunt incluse doar distanța parcursă și timpul, ceea ce se măsoară este viteza.
Viteza este o cantitate scalară, adică este o simplă cantitate de ceva; include doar cât de repede se mișcă ceva. În termeni științifici, viteza este adesea măsurată în metri pe secundă, deși atât unitățile, cât și timpul variază în alte aplicații; o mașină care se deplasează cu 60 mile pe oră (mph) sau 96.5 kilometri pe oră (kph), de exemplu, se deplasează cu o anumită viteză. Este necesară doar rata de mișcare – cât de departe se mișcă obiectul într-o anumită perioadă de timp. Aceasta este formula pentru viteza:
Viteză = Distanță / Timp
Viteza este o mărime vectorială, deci include nu numai cantitatea, ci și modul în care se mișcă în spațiu – direcția. Direcția este determinată de deplasare, care este distanța dintre locul unde a început obiectul și locul unde s-a oprit. Aceasta nu este neapărat egală cu distanța parcursă; dacă punctul A și punctul B sunt la o distanță de 2 km, dar o persoană parcurge o cale de 3.5 km pentru a ajunge de la A la B, deplasarea este tot de 2 km. Direcția de la punctul A la B trebuie inclusă atunci când descrieți această măsurătoare, cum ar fi „1.4 metri pe secundă, nord”.
Aceasta este formula pentru viteza:
Viteza = Deplasare / Timp
Deoarece viteza nu ia în considerare distanța parcursă, viteza medie a unui obiect și viteza medie a acestuia pot fi foarte diferite. Dacă o persoană parcurge un traseu de 3.5 km de la punctul A la punctul B în 45 de minute, ea are o viteză medie de 4.66 km/h. Dacă deplasarea dintre A și B este de numai 2 km spre nord, viteza ei medie este de 2.66 km/h, la nord.
Instantaneu și constant
Există două moduri de bază de a da viteza unui obiect. Viteza instantanee este viteza și direcția cu care obiectul se mișcă la un moment dat, în timp ce viteza constantă (sau medie) este atunci când ceva se mișcă cu aceeași viteză și direcție în timp. De exemplu, o femeie poate avea o viteză instantanee de 1.4 m/s spre est în orice moment dat când merge în acea direcție. Pentru ca aceasta să fie o viteză constantă, ea trebuie să continue să meargă în această direcție în acest ritm pentru o anumită perioadă de timp. Dacă își schimbă direcția sau merge pe o cale circulară care o duce înapoi la punctul de plecare, nu are o viteză constantă, deoarece nu se mișcă în aceeași direcție cu aceeași viteză.
Acceleraţie
Termenul „accelerare” este folosit pentru a explica modul în care un obiect își schimbă viteza în timp. În termeni simpli, obiectul accelerează sau încetinește, dar pentru că aceasta este o mărime vectorială, trebuie inclusă și direcția. Un obiect care își schimbă direcția, chiar și la o viteză constantă, își schimbă și accelerația. Deoarece viteza este măsurată în distanță în timp, cum ar fi m/s, accelerația este măsurată în distanță în timp în timp, sau m/s2.
În fizică, pozitiv (+) și negativ (-) indică de obicei direcția, nu viteza; prin urmare, atunci când ceva are o accelerație negativă, nu încetinește neapărat, ci se mișcă într-o anumită direcție. Pozitiv este de obicei dreapta sau sus, în timp ce negativ este stânga sau jos.
Viteză unghiulară
Când un obiect se mișcă spre sau se îndepărtează de punctul său de origine, se spune că are viteză radială sau liniară. Viteza unghiulară este atunci când un obiect se rotește în jurul unui punct central într-o mișcare circulară. Ca și alte tipuri, se măsoară prin cât de departe a călătorit obiectul în timp. Deoarece obiectul se mișcă pe o cale circulară, distanța unghiulară poate fi măsurată în radiani, grade sau rotații. Deși obiectul care se mișcă într-un cerc se poate întoarce la punctul său de pornire, el are o direcție – în sensul acelor de ceasornic (negativ) sau în sens invers acelor de ceasornic (pozitiv).