מהירות

בפיזיקה, מהירות היא מידה לתיאור קצב תנועתו של גוף במרחב, המרחק שהוא עובר ביחידת זמן. נהוג לסמן אותה באות v.


בעברית המילה יכולה לבטא שני מובנים שונים.


מהירות ממוצעת מתארת את קצב התנועה במשך פרק זמן מסוים. אם גוף עובר מרחק d בזמן t, המהירות הממוצעת היא d/t. בצורה של מיקום וזמנים: אם במועד t1 המיקום היה x1 ובמועד t2 המיקום היה x2, הרי v = (x2 - x1)/(t2 - t1). זוהי מהירות וקטורית ממוצעת כאשר משתמשים בהפרש המיקומים.

ניתן גם לדבר על מהירות סקלרית ממוצעת. זוהי הערך המוחלט של ההיסט הווקטורי, או באותה משמעות: אורך המסלול חלקי משך הזמן. במקרה של תנועה על קו ישר ניתן להפעיל סימן חיובי או שלילי כדי לציין כיוון.

דוגמה פשוטה: רכב נוהג חצי שעה ב-30 קמ"ש ואז חצי שעה ב-50 קמ"ש באותו כיוון. המרחק הכולל הוא 40 ק"מ, ולכן המהירות הממוצעת היא 40 קמ"ש. אם בחצי השעה השנייה הוא נסע באותו המהירות בחזרה לנקודת ההתחלה, ההיסט הווקטורי יהיה אפס ולכן המהירות הווקטורית הממוצעת תהיה אפס, אף שהמרחק הכולל אינו אפס.


מהירות רגעית היא המהירות ברגע נתון. זה מה שמראה מד המהירות ברכב בכל רגע. מתמטית המהירות הרגעית היא הגבול של המהירות הממוצעת כאשר פרק הזמן שמסתכלים עליו שואף לאפס. לכן המהירות הרגעית היא הנגזרת של פונקציית המיקום לפי הזמן, v = dx/dt.

אם x(t) הוא וקטור, המהירות תהיה גם וקטורית. אם x(t) הוא גודל סקלרי המתאר מרחק שעבר, אזי המהירות היא סקלרית לפי הגדרה זו.

התאוצה היא הנגזרת של המהירות לפי הזמן. לפי החוק השני של ניוטון, תאוצה קשורה לכוח חלקי מסה.

בפיזיקה מהירות אומרת כמה מהר משהו נע. זה המרחק שעובר בזמן.


יש שני סוגים חשובים: מהירות ממוצעת ומהירות רגעית.


מהירות ממוצעת היא מרחק חלקי זמן. זה אומר כמה מרחק עוברים בכל זמן נתון. למשל: נוסעים חצי שעה ב-30 קמ"ש ואז חצי שעה ב-50 קמ"ש. בסך הכל עברו 40 ק"מ. לכן המהירות הממוצעת היא 40 קמ"ש. אם חוזרים לנקודת ההתחלה, ההפרש במיקום הוא אפס.


מהירות רגעית היא מה שמראה מד המהירות ברגע. מתמטית זה נקרא "נגזרת" של המיקום. נגזרת היא כמה משהו משתנה כששינוי הזמן קטן מאוד.

תאוצה היא השינוי במהירות בזמן.