سرعت چیست؟
سرعت چیست؟
|
| |||||
|
سرعت (velocity) در علم مکانیک یک کمیت برداری است که اشاره به تغییر موقعیت جسم دارد. به نسبت جابه جایی به زمان طی شدن جابه جایی سرعت گویند. مثلا فرض کنید شخصی از یک نقطه شروع به حرکت می کند و پس از مدتی به نقطه اولیه خود باز می گردد و بنا به تعریف سرعت در اینجا چون جابه جایی صورت نگرفته پس سرعت صفر است.
| |||||
|
| |||||
|
سرعت نسبی به اندازه گیری سرعت میان دو نقطه در سیستم مختصات واحد گفته می شود. این کمیت در فیزیک کلاسیک و مدرن، در بیشتر ذرات بررسی می شود. در مکانیک نیوتنی سرعت نسبی مستقل از چارچوب مرجع حرکتی است. اگر جسم A با سرعت برداری v و جسم B با سرعت برداری w حرکت کند ، سرعت جسم A نسبت به B به اختلاف برداری سرعت های آن ها گفته می شود. حال به ذکر مثال در این رابطه می پردازیم دو اتومبیل در فاصله ای از مقابل هم شورع به حرکت می کنند سرعت یکی 1 m/s و دیگری 2 m/s می باشد. این دو نسبت به هم چه سرعتی دارند ؟ ابتدا اجازه دهید A نشان دهنده زمین،B ماشین اول و C ماشین دوم باشد. معادله سرعت نسبی برای آن ها به این فرم است : VCA = VBA + VCB اینجا ما نیاز به یک مرجع داریم فرض کنید جسم B در جهت مرجع حرکت کند در این حالت حرکت A خلاف جهت مرجع است.بنابراین : VBA = 1 m/s and VCA = 2 m/s : VCA = VBA +VCB -2 = 1 + VCB VCB = -2 - 1 = - 3 m/s نتیجه این که جسم C جسم B را با سرعت -3 می بیند که به سمت خود نزدیک می شود. در نهایت دو جسم با سرعت 3 m/s به هم نزدیک می شوند. | |||||
|
| |||||
|
سرعت زاویه ای که به آن سرعت چرخشی نیز گویند به میزان چرخش یک جسم در واحد زمان گفت می شود. سرعت زاویه ای یک کمیت برداری است که متشکل از اندازه سرعت زاویه ای و جهت آن است. واحد اندازه گیری سرعت زاویه ای (رادیان بر ثانیه، دور در ثانیه، درجه در ثانیه، دور در دقیقه ) می باشد. جهت بردار سرعت عمود بر چرخش جسم در هر نقطه است. V: سرعت مماسی r: شعاع دوران : سرعت زاویه ای برحسب هرتز یا دور بر ثانیه است. (بسامد زاویه‌ای چگونگی اندازه‌گیری چرخش یک جسم بدور محور خودش است) | |||||
|
| |||||
|
سرعت زاویه ای از دید Wikipedia.org | |||||
|
در فیزیک سرعت زاویه‌ای ((angular velocity به برداری می‌گویند که بسامد زاویه‌ای یک جسم و راستایی که آن جسم پیرامونش می‌گردد را مشخص می‌کند. یکای سرعت زاویه‌ای در SI رادیان بر ثانیه است البته از دیگر یکاها مانند درجه بر ثانیه ، دور بر ثانیه ، دور بر دقیقه و دور بر ساعت و... نیز برای اندازه‌گیری آن استفاده می‌شود. همچنین گاهی سرعت زاویه‌ای را با نام سرعت دورانی نیز می‌شناسند که در آن صورت آن را بر حسب تعداد دایره‌ها یا تعداد دورها در یکای زمان (مانند دور بر دقیقه) اندازه‌گیری می‌کنند. نماد سرعت زاویه‌ای امگا(ω) است. | |||||
|
[ویرایش] | |||||
|
تاکنون موقعیت سایه توپِ در حال حرکتِ یکنواختِ دایروی را بررسی کرده ایم. اما ما می توانیم از دایره ای بودن حرکت استفاده کنیم و به وسیله آن سرعت سایه را به دست آوریم. به سرعت مماسی توپ ( Vt) روی دایره مرجع دواّر فکر کنید |
تاكنون موقعيت سايه توپِ در حال حركتِ يكنواختِ دايروي را بررسي كرده ايم. اما ما مي توانيم از دايره اي بودن حركت استفاده كنيم و به وسيله آن سرعت سايه را به دست آوريم.
به سرعت مماسي توپ ( Vt) روي دايره مرجع دواّر فكر كنيد.
همان طور كه در شكل فوق ملاحظه مي‌كنيد سرعت Vt در راستاي افقي داراي مؤلفه V مي‌باشد. مقدار V را مي توان به كمك روابط مثلثاتي به دست آورد.
البته از قبل مي‌دانيم ،پس داريم:
علامت منفي در رابطه فوق به واسطه اين است كه مؤلفه V سرعت به سمت چپ محور X مي‌باشد.
امّا از قبل مي‌دانيم كه سرعت مماسي Vt با شعاع (r) و سرعتِ زاويه‌اي رابطه دارد. به طوري‌كه داريم : * Vt= r و از آن جا كه در حركت فوق شعاع با A نشان داده شده است، بنابراين مي توانيم بنويسيم: *Vt = A
پس سرعت نوسان‌گر در حركتِ هماهنگِ ساده از رابطه زير به دست مي‌آيد:
همان طور كه مي‌بينيد مقدار سرعت ثابت نبوده و به مرور زمان بين مقادير مشخصي تغيير مي كند.
در لحظاتي كه جهت حركت نوسان گر تغيير مي‌كند، سرعت توپ چه قدر است؟
در چه لحظاتي سرعت نوسان گر توپ به حداكثر خود مي‌رسد؟
سرعت نوسان‌گر بين چه مقاديري تغيير مي‌كند؟
از آن جا كه تابع سرعت از نوع سينوسي است و از طرفي سينوس بين 1+و 1- تغيير مي كند، بنابراين حداكثر سرعت نوسان گر برابر است با:
پس براي تعيين حداكثر سرعت نوسان گر به هر دو مقدار دامنه نوسان (A) و بسامدِ زاويه اي نياز داريم.