Den som kör bil är bekant med begreppet hastighet. Det är numret på hastighetsmätaren som berättar hur snabbt bilen går. I bilar mäts hastigheten i miles per timme (mph) eller kilometer per timme (kph), men de enheter fysiker som oftast använder för hastighet är meter per sekund (m /s). Du kan få en exakt definition av hastighet genom att bara undersöka dessa enheter. De är enheter av avstånd som reste (d) dividerat med tidsenheter (t), och det är i grunden definitionen av hastighet (S). På matematikens språk skriver du det här som
S = d /t
Instantaneous och Average Speed
Hastighetsmätaren i din bil berättar hur långt du går om en timme om du behåller en konstant hastighet, men förare gör sällan det. Under en typisk körtid förändras hastigheten som registreras av hastighetsmätaren ständigt, och det faktiska avståndet du reser på en timme är ett medelvärde av alla dessa hastigheter. Det totala avståndet du reser i en tidsenhet, som en timme, är din genomsnittliga hastighet (S av): S av = Totalavstånd ÷ total tid Hastigheten som visas på hastighetsmätaren är din momentana hastighet (S I). Fysiker uttrycker momentan hastighet genom att definiera den som förändring i position (x) mellan två tidsintervaller, t 1 och t 2 och låta tidsintervallet nollställa. S I = (x 2 - x 1) ÷ (t 2 - t 1) = Δx /At. Om du låter Δt närma sig noll får du ett matematiskt uttryck som kallas derivat, vilket enligt konventionen är skrivet dx /dt. För fysiker är det mest exakta uttrycket för momentan hastighet S I = dx /dt Hastighet och hastighet Människor använder ofta orden hastighet och hastighet utbytbart , men de menar inte samma sak. Hastighet är en vektorkvantitet, vilket betyder att den har en riktningskomponent, medan hastigheten är en skalär mängd som inte tar hänsyn till riktningen. För att se varför riktning är viktig, ta hänsyn till skillnaden i tid som krävs för att köra mellan två punkter på en rak väg och en lindning. Om vägen är rak kan du genomsnittsa alla momentana hastigheter som registreras av hastighetsmätaren och få samma medelhastighet som du skulle genom att dividera det totala avståndet med den totala tiden. Om vägen är blåsig kommer dock dessa två siffror att vara olika. Detta beror på att riktningskomponenten i hastigheten mot din destination minskar varje gång vägen går åt vänster eller höger. Hastigheten betecknas ibland av bokstaven v med en pil över den för att indikera att det är en vektormängd , men pilen är inte riktigt nödvändig. Vid definition har hastighet en riktningskomponent. Rotationshastighet När ett objekt roterar är rotationshastigheten det antal kompletta varvtal som det gör i en enhetstid. De vanligaste enheterna är varv per minut (rpm). Punkter i en spinndisk har en framåthastighet som ständigt ändrar riktningen. Tangenthastigheten är framåthastigheten vid något tillfälle och det påverkas av det radiella avståndet från rotationscentrumet. Punkter längre från centrum rör sig snabbare än punkter närmare centrum. Du beräknar tangentiell hastighet för en punkt på en roterande skiva med uttrycket: Tangentiell hastighet = rotationshastighet x radiellt avstånd
