Velocidade

Em física , a velocidade é definida como a taxa de variação de posição. É um vetor quantidade física; tanto a velocidade e direção são necessários para defini-lo. No SI sistema (métrica), é medida em metros por segundo: (m / s) ou ms ^-1. O escalar valor absoluto ( magnitude) da velocidade é velocidade. Por exemplo, "5 metros por segundo" é um escalar e não um vetor, enquanto que "a 5 metros por segundo leste" é um vetor. A velocidade v médio de um objeto que se move através de um deslocamento durante um intervalo de tempo é descrito pela fórmula:

A taxa de variação de velocidade é referido como aceleração .

Equação de movimento

No instante em vetor velocidade v de um objeto que tem posições x (t) no tempo t e x (t + ) No tempo t + , Pode ser calculado como o derivado de posição:

A equação para a velocidade de um objecto pode ser obtida matematicamente tomando o integrante da equação para o seu começo da aceleração de algum tempo período inicial a algum ponto no tempo mais tarde .

A velocidade final v de um objecto que se inicia com velocidade u e, em seguida, acelera a aceleração constante a para um período de tempo é:

A velocidade média de um objecto submetido a constante de aceleração é , Em que u é a velocidade inicial e v é a velocidade final. Para encontrar o deslocamento, X, de tal objeto aceleração durante um intervalo de tempo, E, em seguida:

Quando apenas a velocidade inicial do objecto for conhecida, a expressão,

pode ser usado.

Isto pode ser expandido para dar a posição em qualquer instante t da seguinte forma:

Estas equações básicas para deslocamento e velocidade final podem ser combinados para formar uma equação que é independente do tempo, também conhecido como A equação de Torricelli:

As equações acima são válidos para ambas mecânica newtoniana e relatividade especial . Onde mecânica newtoniana ea relatividade especial diferem é na forma como diferentes observadores descreveria a mesma situação. Em particular, na mecânica newtoniana, todos os observadores concordam sobre o valor de t e as regras de transformação para posição criar uma situação em que todos os observadores não-aceleração descreveria a aceleração de um objeto com os mesmos valores. Nem é verdade para a relatividade especial. Em outras palavras, somente velocidade relativa pode ser calculada.

Na mecânica newtoniana, a energia cinética ( energia de movimento), , De um objeto em movimento é linear tanto com a sua massa e ao quadrado de sua velocidade:

A energia cinética é uma quantidade escalar.

Velocidade de escape é a velocidade mínima que um corpo deve ter, a fim de escapar do campo gravitacional da Terra. Para escapar do campo gravitacional da Terra um objeto deve ter uma maior energia cinética do que a sua energia potencial gravitacional. O valor da velocidade de escape da Terra é de aproximadamente 11.100 m / s

Velocidade relativa

Velocidade relativa é uma medição de velocidade entre dois objetos, conforme determinado em um único sistema de coordenadas. Velocidade relativa é fundamental, tanto física clássica e moderna, uma vez que muitos sistemas no negócio física com o movimento relativo de duas ou mais partículas. Na mecânica newtoniana, a velocidade relativa é independente do referencial inercial escolhido. Este não é o caso já com a relatividade especial em que as velocidades dependem da escolha do quadro de referência.

Se um objecto se está movendo com uma velocidade vetor v e um objecto B com vetor de velocidade w, em seguida, a velocidade do objecto A relação de oposição B é definido como a diferença dos dois vectores de velocidade:

Do mesmo modo a velocidade relativa de um objecto B movendo-se com a velocidade w, em relação ao objeto a mover-se com a velocidade v é:

Normalmente, o referencial inercial é escolhido em que a última das duas objetos mencionados está em repouso.

Velocidades escalares

No caso unidimensional, as velocidades são escalares e a equação é:

, Se os dois objetos estão se movendo em direções opostas, ou:

, Se os dois objetos estão se movendo na mesma direção.

Coordenadas polares

Em coordenadas polares , uma velocidade de duas dimensões é descrito por uma velocidade radial, definida como a componente de velocidade de distância a partir de ou em direcção à origem (também conhecida como velocidade feito bom), e uma velocidade angular , que é a taxa de rotação em torno do origem (com quantidades positivas representando rotação anti-horária e as quantidades negativas representam rotação no sentido horário, em um sistema de coordenadas destro).

O radial e velocidades angulares pode ser derivada a partir da velocidade de deslocamento e vectores cartesianas decompondo o vector de velocidade em componentes radiais e transversais. O velocidade transversal é a componente de velocidade ao longo de um círculo centrado na origem.

onde

representa a velocidade transversal

é a velocidade radial

A magnitude da velocidade radial é o produto escalar do vector de velocidade e o vector unitário na direcção do deslocamento.

onde

é o deslocamento

A magnitude da velocidade transversal é a do produto transversal do vector unitário na direcção do deslocamento e o vector de velocidade. Também é o produto da velocidade angular ( ) E a magnitude do deslocamento.

tal que

O momento angular em forma de escalar é a massa vezes a distância para os times de origem a velocidade transversal, ou equivalentemente, os massa vezes o quadrado da distância vezes a velocidade angular. A convenção de sinal para o momento angular é a mesma que a velocidade angular.

onde

é a massa

Se as forças são na direcção radial apenas com uma dependência do inverso do quadrado, tal como no caso de um gravitacional órbita, momento angular é constante, e a velocidade transversal é inversamente proporcional à distância, velocidade angular é inversamente proporcional ao quadrado da distância, e a taxa em que a área varrida para fora é constante. Essas relações são conhecidas como Leis de Kepler