Шви́дкість, або погі́н, ско́рість, ху́ткість, пру́дкість, бистрота́ — фізична величина, що відповідає відношенню переміщення тіла до проміжку часу, за який відбувалося переміщення. Швидкість — величина векторна, тобто вона має значення (модуль) і напрямок.
Швидкість | ||||
Оскільки відбувається неперервна зміна напрямку руху, коли гоночні машини рухаються по криволінійній доріжці, їхня швидкість не є сталою | ||||
Символи: | ||||
---|---|---|---|---|
Одиниці вимірювання | ||||
Розмірність: | L T−1 | |||
Одиниці вимірювання: | м/с; m/s | |||
Швидкість у Вікісховищі | ||||
Швидкість, як векторна величина здебільшого позначається літерою або , а коли йде мова тільки про кількісне значення швидкості — (від лат. Velocitas — швидкість).
У системі SI швидкість (точніше її абсолютна величина) вимірюється в метрах за секунду — м/с. У системі СГС одиницею вимірювання швидкості є сантиметр за секунду — см/с. У повсякденному житті найпрактичнішою одиницею вимірювання швидкості є кілометр на годину — км/год. У певних галузях людської діяльності чи країнах використовуються специфічні одиниці швидкості, як-от вузол чи фут за секунду.
У науці використовується також швидкість у широкому значенні, як швидкість зміни будь-якої величини (не обов'язково радіус-вектора) залежно від іншої (частіше зміни в часі, але також у просторі або будь-якої іншої). Так, наприклад, говорять про кутову швидкість, швидкість зміни температури, швидкість хімічної реакції, групову швидкість, швидкості зʼєднання тощо. Математично швидкість характеризується похідною функції.
Способи опису швидкості
Траєкторний опис
Нехай тіло, що можна вважати за матеріальну точку, рухається по довільній траєкторії. Шлях, який пройшло тіло за проміжок часу :
- .
За означенням:
- (1), де — середня шляхова швидкість або середнє значення абсолютної величини швидкості за час . Швидкість тіла найлегше визначити тоді, коли воно здійснює рівномірний прямолінійний рух, тобто долає однакові відстані за однакові проміжки часу. У такому разі швидкість визначається як відношення відстані до часу:
де — шлях, пройдений тілом за час .
Визначене таким способом середнє значення абсолютної величини швидкості — скалярна величина і не повʼязана з переміщенням тіла. Наприклад, дівчина, яка пробігла од Полтави до Хорола, а потім повернулася назад, здійснила нульове переміщення, однак вона рухалася з певною середньою швидкістю, скажімо 10 км/год.
Механіка узагальнює поняття «швидкість» для довільного руху, використовуючи математичний апарат аналізу. Загалом тіла рухаються нерівномірно й можуть змінювати напрямок руху. Для опису такого руху вводиться поняття миттєвої швидкості, яку механіка надалі і називає просто швидкістю. Траєкторія руху тіла розбивається на маленькі ділянки, на яких рух можна вважати рівномірним і прямолінійним, і визначається швидкість на цих ділянках. Швидкість тіла в даній точці траєкторії (у певний момент часу) — миттєва швидкість, — буде тим точніше означена відношенням (1), чим менші значення і . У границі, коли прямує до нуля, отримується вираз для модуля миттєвої швидкості:
- .
Отже, миттєву швидкість можна знайти за заданою залежністю через похідну по часу для будь-якого моменту часу. Швидкість — векторна величина. Отже, за означенням:
де — одиничний вектор уздовж дотичної до траєкторії, спрямований у напрямку руху в тій точці, у якій визначається швидкість.
Векторний опис
Якщо положення матеріальної точки відносно початку відліку задається радіусом-вектором , то для двох послідовних моментів часу і її переміщення характеризуватиметься вектором .
За означенням, середня швидкість матеріальної точки або середня швидкість переміщення довільного руху за інтервал часу — це векторна величина:
- ,
де — переміщення тіла за час .
Після застосування граничного переходу вводиться означення миттєвої швидкості.
Миттєва швидкість нерівномірного руху — це вектор у точці, який є границею середніх швидкостей, коли інтервал часу прямує до нуля. Розкриваючи означення, швидкість — це відношення переміщення матеріальної точки за інтервал часу, коли цей інтервал прямує до нуля, тобто похідна за часом від радіуса-вектора точки, що рухається:
- .
Вектор швидкості спрямований у бік руху точки по дотичній до траєкторії її руху.
Так само, похідна від швидкості дає миттєве прискорення тіла в момент часу :
Задання швидкості в різних системах координат
Проєкції швидкості на осі прямокутної декартової системи координат дорівнюють першим похідним за часом від відповідних координат точки, що рухається:
З цього:
- і, отже .
У циліндричній системі координат
і у сферичній системі координат
Прямолінійний рівноприскорений рух
Кінцева швидкість обʼєкта з початковою швидкістю та постійним у часі прискоренням в період часу визначається як:
Середня швидкість обʼєкта з постійним прискоренням становить . Тоді для обчислення відстані переміщення тіла за проміжок часу отримаємо формулу:
Якщо відома тільки початкова швидкість, можна застосовувати формулу:
З цих базових рівнянь виводиться формула, не залежна від параметру часу :
Наведені рівняння справедливі як для класичної механіки, так і для спеціальної теорії відносності. Відмінність ситуації полягає, зокрема, у тому, що в класичній механіці для всіх спостерігачів в інерційних системах відліку прискорення тіла, що рухається, буде однаковим. Для спеціальної теорії відносності це не так.
Швидкість точки при обертанні по колу
Рух матеріальної точки по колу можна охарактеризувати як лінійними кінематичними величинами на основі викладок, зроблених вище, так і кутовими кінематичними величинами — кутовою координатою і кутовою швидкістю .
При обертанні матеріальної точки з кутовою швидкістю по колу радіусом R її миттєва швидкість визначається формулою
Швидкість точки при плоскому русі
Загалом, якщо розглядати рух матеріальної точки A в площині в полярній системі координат, то швидкість можна розкласти на дві взаємно перпендикулярні складові: радіальну (променеву) й тангенціальну (трансверсальну). Радіальна швидкість направлена вздовж радіус-вектора точки й характеризує віддалення або наближення точки A до початку системи координат O. Тангенціальна швидкість направлена перпендикулярно до радіус-вектора, і характеризує обертання точки А навколо початку відліку О системи координат:
причому
де — полярний радіус-вектор, проведений з полюса в точку, а — одиничний вектор, напрямлений перпендикулярно до площини руху так, що обертання радіус-вектора у бік збільшення кута відбувається проти стрілки годинника. Проєкції радіальної і дотичної швидкостей точки на напрями відповідно радіуса-вектора і прямої, проведеної перпендикулярно до нього в бік зростання кута :
Повне значення швидкості в цьому разі:
Загальний випадок руху твердого тіла
Швидкість поступального і обертального рухів
Загалом вільне тверде тіло має шість ступенів вільності. Його розташування в просторі визначається трьома координатами якоїсь довільно вибраної точки O' тіла, яку називають полюсом, і трьома кутами Ейлера ψ, θ, φ, які характеризують положення тіла відносно прямокутної декартової системи координат O'ξης, осі якої паралельні до відповідних осей основної (нерухомої) системи координат Oxyz, а початок знаходиться в полюсі O'. Відповідно рух тіла можна розглядати як сукупність двох рухів, що відбуваються одночасно — поступального зі швидкістю полюса O' й обертального навколо полюса з кутовою швидкістю ω, яка не залежить від вибору полюса.
На рисунку показано жорстко звʼязану з тілом рухому систему координат O'x'y'z'. Радіуси-вектори довільної точки A тіла в нерухомій і рухомій системах координат повʼязані співвідношенням:
Швидкість точки A тіла буде дорівнювати:
де — швидкість поступального руху тіла.
Закон додавання швидкостей
Звʼязок між радіусами-векторами і точки A, що рухається, проведеними відповідно з початку O нерухомої системи відліку (x, y, z) і початку O' рухомої системи (x', y', z'), має вигляд:
де x', y', z' — проєкції на осі рухомої системи, а — орти цих осей.
Абсолютна швидкість точки як похідна по часу від радіус-вектора, дорівнює за умови однаковості перебігу часу в обох системах відліку («абсолютний час»):
- .
У цьому рівнянні:
- перший доданок — швидкість поступального руху рухомої системи;
- наступні три доданки описують зміну в часі ортів , яка може бути зумовлена лише обертанням рухомої системи координат з кутовою швидкістю ω:
- ;
- останні три доданки характеризують відносну швидкість точки .
Отже, де — переносна швидкість точки A, що дорівнює абсолютній швидкості тієї незмінно повʼязаної з рухомою системою відліку точки простору, з якою наразі збігається точка A, що рухається.
Отже, абсолютна швидкість руху точки дорівнює векторній сумі її переносної і відносної швидкостей:
- .
Це положення, на якому базується перетворення Галілея, є справедливим у класичній механіці, але потребує уточнення в релятивістській механіці, де для цього використовується перетворення Лоренца.
Узагальнена швидкість
У механіці Лагранжа аналогічним чином вводиться узагальнена швидкість :
- ,
де — узагальнена координата, тобто одна з величин, що визначають миттєве положення механічної системи.
Наприклад, при обертанні твердого тіла, узагальнена координата: кут повороту . Узагальнена швидкість — це кутова швидкість:
Теорія відносності
Основний постулат теорії відносності встановлює максимальну швидкість, з якою може передаватись інформація, а, отже, і рухатися тіло. Ця максимальна швидкість — швидкість світла (мається на увазі швидкість світла у вакуумі) — є універсальною фізичною сталою.
Для опису руху тіл у теорії відносності вводиться 4-вектор швидкості, або 4-швидкість:
- ,
де ds — просторово-часовий інтервал :
- ,
де — звичайна тривимірна швидкість, а c — швидкість світла у вакуумі.
4-швидкість — безрозмірна величина. Для 4-вектора швидкості завжди справедливе рівняння:
Відносна швидкість
Значення швидкості тіла залежить від системи відліку спостерігача. У класичній механіці, яка використовує принцип Галілея, швидкість тіла в новій системі відліку є векторною різницею його швидкості в старій системі й швидкості нової системи відліку відносно старої :
- ,
де — швидкість тіла в новій системі відліку, — швидкість тіла в старій системі відліку, — швидкість нової системи відліку відносно старої.
У системі відліку, яка рухається з тією самою швидкістю, що й тіло, воно є непорушним.
У теорії відносності наведена формула не є справедливою, оскільки жодне тіло не може рухатися зі швидкістю, яка перевищувала б швидкість світла. Наприклад, у разі, коли напрям швидкості нової системи відліку збігається з напрямком руху тіла, швидкість у новій системі дорівнює
- .
За малих швидкостей або ця формула збігається з формулою перетворень Галілея.
Зв'язок з іншими фізичними величинами
Тіло, яке рухається з певною швидкістю, має імпульс та енергію. Імпульс матеріальної точки масою , що рухається зі швидкістю , дорівнює
- .
Кінетична енергія такої матеріальної точки в класичній механіці дорівнює
- .
Завдяки кінетичній енергії фізичне тіло, яке має відмінну від нуля швидкість, може здійснювати роботу.
Рівняння руху механіки задають зв'язок між прискоренням тіл та силами, які діють на ці тіла. Отже, вони є диференціальними рівняннями щодо швидкостей. Для опису часової еволюції механічної системи потрібно задати не тільки положення тіл, а і їхні швидкості в початковий момент часу. Наприклад, висота, на яку злетить підкинутий угору м'яч, і час його польоту залежать від того, яку початкову швидкість йому надали.
Деякі характерні швидкості
Космічні швидкості
Небесна механіка вивчає поведінку тіл Сонячної системи та інших небесних тіл. Рух штучних космічних тіл вивчається астродинамікою. Водночас розглядається декілька варіантів руху тіл, у кожному з яких тілу слід надати певної швидкості. Для виведення супутника на колову орбіту йому слід надати першої космічної швидкості (наприклад для виведення на орбіту штучного супутника Землі він повинен мати швидкість 7,9 км/с). Подолати гравітаційне притягання дозволить друга космічна швидкість (наприклад, об'єкту запущеному із Землі для подолання її гравітації слід надати швидкість 11,2 км/с). Третя космічна швидкість потрібна для того, щоб покинути зоряну систему, подолавши притяганні зорі (наприклад, об'єкт, що запущений із Землі повинен мати швидкість 16,67 км/с відносно Землі під час старту в найвигіднішому напрямі, а під час старту із Землі в найменш вигідному напрямку його необхідно розігнати до швидкості 72,8 км/с). Четверта космічна швидкість дозволить покинути галактику.
Швидкість звуку
Швидкість звуку — швидкість поширення пружних хвиль у середовищі і визначається пружністю і густиною середовища. Швидкість звуку не є сталою величиною і залежить від температури (у газах), від напрямку поширення хвилі (у монокристалах) але за заданих зовнішніх умов переважно не залежить від частоти хвилі та її амплітуди. Для випадків, коли ця умова не виконується і швидкість звуку залежить від частоти, кажуть про . Вперше швидкість звуку виміряв (англ. William Derham; 1657—1735). У газах швидкість звуку є меншою, ніж у рідинах, а в рідинах швидкість звуку менша за швидкість звуку у твердих тілах.
Відношення швидкості потоку в даній точці газового середовища до місцевої швидкості поширення звуку має назву «Число Маха». Швидкість, що відповідає М1 (1 Маху) при тиску в 1 атм, дорівнюватиме швидкості звуку в повітрі. Рух об'єктів зі швидкістю, порівняльною зі швидкістю звуку, спричиняє проявлення низки явищ, що супроводжують подолання звукового бар'єру. Швидкості від М1,2 до М5 називаються надзвуковими, швидкості понад М5 — гіперзвуковими.
Швидкість світла
Швидкість світла у вакуумі — абсолютне значення швидкості поширення електромагнітних хвиль у вакуумі. Традиційно позначається літерою латинського алфавіту «c». Швидкість світла у вакуумі — (фізична стала), що не залежить від вибору інерційної системи відліку. Вона належить до фундаментальних фізичних сталих, що характеризують не просто окремі тіла чи поля, а властивості простору-часу загалом. За сучасними уявленнями швидкість світла у вакуумі — гранична швидкість руху і поширення взаємодій.
Точне значення швидкості світла зафіксувала резолюція 117-ї Генеральної конференції мір і ваг:
Швидкість перебігу процесу
В українській мові термін швидкість уживається також не в механічному сенсі для визначення часових характеристик перебігу довільних процесів: наприклад, швидкість хімічної реакції, швидкість нагрівання, швидкість замерзання, швидкість випаровування. Якщо певний процес характеризується залежною від часу величиною , то миттєва швидкість перебігу цього процесу визначається похідною . Відповідно, середня швидкість за проміжок часу визначається як .
Див. також
Вікіцитати містять висловлювання на тему: Швидкість |
Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Швидкість |
Примітки
- Тлумачення / значення слова "ПОГІН" | Словник української мови. Словник Грінченка. hrinchenko.com. Процитовано 5 грудня 2022.
- Тлумачення / значення слова "СКОРІСТЬ" | Словник української мови. Словник Грінченка. hrinchenko.com. Процитовано 5 грудня 2022.
- Тлумачення / значення слова "ХУТКІСТЬ" | Словник української мови. Словник Грінченка. hrinchenko.com. Процитовано 5 грудня 2022.
- Тлумачення / значення слова "ПРУДКІСТЬ" | Словник української мови. Словник Грінченка. hrinchenko.com. Процитовано 5 грудня 2022.
- Що таке БИСТРОТА - Українсько-російський словник - Словники - Словопедія. slovopedia.org.ua. Процитовано 5 грудня 2022.
- Яворский Б. М., Пинский А. А. Основы физики. — М. : Физматлит, 2003. — Т. 1. — 576 с.
- Четаев Н. Г. Теоретическая механика. — М. : Наука, 1987. — 368 с.
- ДСТУ 3651.2-97 Метрологія. Одиниці фізичних величин. Фізичні сталі та характеристичні числа. Основні положення, позначення, назви та значення.
- Resolution 1 of the 17th CGPM. BIPM. 1983. Архів оригіналу за 23 червня 2013. Процитовано 23 серпня 2009.
Джерела
- Єжов С. М., Макарець М. В., Романенко О. В. Класична механіка. — К. : ВПЦ "Київський університет", 2008. — 480 с.
- Федорченко А. М. Теоретична механіка. — К. : Вища школа, 1975. — 516 с.
- Дідух Л. Д. Основи механіки. — Тернопіль : Підручники і посібники, 2010. — 304 с. — .
- Вайданич В. І., Пенцак Г. М. Фізика. — Львів : Національний лісотехнічний університет України, 2009. — 664 с. — .
- Воловик П. М. Фізика для університетів. — Київ : Перун, 2011. — 864 с. — .
- Іванків Я. І., Палюх Б. М. Механіка [Текст] : навч. посібник для студ. фіз. спец. вузів. — Київ : ІСДО, 1995. — 228 с. — .
- Козицький С. В., Поліщук Д. І. Курс загальної фізики: підруч. для студ. ВНЗ: у 6 т. Т. 1. Механіка. — Одеса : Астропринт, 2011. — 471 с.
- Методи та засоби вимірювання вихрового компонента швидкості течії: монографія / В. Д. Погребенник ; М-во освіти і науки України, Нац. ун-т «Львів. політехніка». — Львів: Вид-во Львів. політехніки, 2015. — 180 с. : іл. — Режим доступу: . — Бібліогр.: с. 171—178 (123 назви). —
Посилання
- Швидкість // Термінологічний словник-довідник з будівництва та архітектури / Р. А. Шмиг, В. М. Боярчук, І. М. Добрянський, В. М. Барабаш ; за заг. ред. Р. А. Шмига. — Львів, 2010. — С. 213. — .
- «Швидкість» [ 15 грудня 2013 у Wayback Machine.] в Академічному тлумачному словнику української мови в 11 томах. Т. 11, С. 430.
- Швидкість [ 4 березня 2016 у Wayback Machine.] // Українська радянська енциклопедія : у 12 т. / гол. ред. М. П. Бажан ; редкол.: О. К. Антонов та ін. — 2-ге вид. — К. : Головна редакція УРЕ, 1974–1985..
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
U Vikipediyi ye statti pro inshi znachennya cogo termina Shvidkist znachennya Shvi dkist abo pogi n sko rist hu tkist pru dkist bistrota fizichna velichina sho vidpovidaye vidnoshennyu peremishennya tila do promizhku chasu za yakij vidbuvalosya peremishennya Shvidkist velichina vektorna tobto vona maye znachennya modul i napryamok ShvidkistOskilki vidbuvayetsya neperervna zmina napryamku ruhu koli gonochni mashini ruhayutsya po krivolinijnij dorizhci yihnya shvidkist ne ye staloyuSimvoli v displaystyle mathbf v Odinici vimiryuvannyaRozmirnist L T 1Odinici vimiryuvannya m s m s Shvidkist u VikishovishiZmagannya na shvidkist dvoh futbolistiv Shvidkist yak vektorna velichina zdebilshogo poznachayetsya literoyu v displaystyle mathbf v abo v displaystyle vec v a koli jde mova tilki pro kilkisne znachennya shvidkosti v displaystyle v vid lat Velocitas shvidkist U sistemi SI shvidkist tochnishe yiyi absolyutna velichina vimiryuyetsya v metrah za sekundu m s U sistemi SGS odiniceyu vimiryuvannya shvidkosti ye santimetr za sekundu sm s U povsyakdennomu zhitti najpraktichnishoyu odiniceyu vimiryuvannya shvidkosti ye kilometr na godinu km god U pevnih galuzyah lyudskoyi diyalnosti chi krayinah vikoristovuyutsya specifichni odinici shvidkosti yak ot vuzol chi fut za sekundu U nauci vikoristovuyetsya takozh shvidkist u shirokomu znachenni yak shvidkist zmini bud yakoyi velichini ne obov yazkovo radius vektora zalezhno vid inshoyi chastishe zmini v chasi ale takozh u prostori abo bud yakoyi inshoyi Tak napriklad govoryat pro kutovu shvidkist shvidkist zmini temperaturi shvidkist himichnoyi reakciyi grupovu shvidkist shvidkosti zʼyednannya tosho Matematichno shvidkist harakterizuyetsya pohidnoyu funkciyi Sposobi opisu shvidkostiTrayektornij opis Nehaj tilo sho mozhna vvazhati za materialnu tochku ruhayetsya po dovilnij trayektoriyi Shlyah yakij projshlo tilo za promizhok chasu Dt displaystyle Delta t Ds s t Dt s t displaystyle Delta s s t Delta t s t Za oznachennyam v DsDt displaystyle v frac Delta s Delta t 1 de v displaystyle v serednya shlyahova shvidkist abo serednye znachennya absolyutnoyi velichini shvidkosti za chas Dt displaystyle Delta t Shvidkist tila najlegshe viznachiti todi koli vono zdijsnyuye rivnomirnij pryamolinijnij ruh tobto dolaye odnakovi vidstani za odnakovi promizhki chasu U takomu razi shvidkist viznachayetsya yak vidnoshennya vidstani do chasu v st displaystyle v frac s t de s displaystyle s shlyah projdenij tilom za chas t displaystyle t Viznachene takim sposobom serednye znachennya absolyutnoyi velichini shvidkosti skalyarna velichina i ne povʼyazana z peremishennyam tila Napriklad divchina yaka probigla od Poltavi do Horola a potim povernulasya nazad zdijsnila nulove peremishennya odnak vona ruhalasya z pevnoyu serednoyu shvidkistyu skazhimo 10 km god Mehanika uzagalnyuye ponyattya shvidkist dlya dovilnogo ruhu vikoristovuyuchi matematichnij aparat analizu Zagalom tila ruhayutsya nerivnomirno j mozhut zminyuvati napryamok ruhu Dlya opisu takogo ruhu vvoditsya ponyattya mittyevoyi shvidkosti yaku mehanika nadali i nazivaye prosto shvidkistyu Trayektoriya ruhu tila rozbivayetsya na malenki dilyanki na yakih ruh mozhna vvazhati rivnomirnim i pryamolinijnim i viznachayetsya shvidkist na cih dilyankah Shvidkist tila v danij tochci trayektoriyi u pevnij moment chasu mittyeva shvidkist bude tim tochnishe oznachena vidnoshennyam 1 chim menshi znachennya Ds displaystyle Delta s i Dt displaystyle Delta t U granici koli Dt displaystyle Delta t pryamuye do nulya otrimuyetsya viraz dlya modulya mittyevoyi shvidkosti v limDt 0DsDt dsdt displaystyle v lim Delta t rightarrow 0 frac Delta s Delta t frac ds dt Otzhe mittyevu shvidkist mozhna znajti za zadanoyu zalezhnistyu s t displaystyle s t cherez pohidnu po chasu dlya bud yakogo momentu chasu Shvidkist vektorna velichina Otzhe za oznachennyam v ve displaystyle mathbf v v mathbf e de e displaystyle mathbf e odinichnij vektor uzdovzh dotichnoyi do trayektoriyi spryamovanij u napryamku ruhu v tij tochci u yakij viznachayetsya shvidkist Vektornij opis Radius vektori chorni strilki Vektori serednoyi i mittyevih shvidkostej zeleni strilki Trayektoriya chervona liniya Vimiryuvannya mittyevoyi shvidkosti avtomobilya v km god Yaksho polozhennya materialnoyi tochki vidnosno pochatku vidliku zadayetsya radiusom vektorom r displaystyle mathbf r to dlya dvoh poslidovnih momentiv chasu t1 displaystyle t 1 i t2 displaystyle t 2 yiyi peremishennya harakterizuvatimetsya vektorom Dr displaystyle Delta mathbf r Za oznachennyam serednya shvidkist materialnoyi tochki abo serednya shvidkist peremishennya dovilnogo ruhu za interval chasu Dt displaystyle Delta t ce vektorna velichina v DrDt displaystyle mathbf v frac Delta mathbf r Delta t de Dr displaystyle Delta mathbf r peremishennya tila za chas Dt displaystyle Delta t Pislya zastosuvannya granichnogo perehodu vvoditsya oznachennya mittyevoyi shvidkosti Mittyeva shvidkist nerivnomirnogo ruhu ce vektor u tochci yakij ye graniceyu serednih shvidkostej koli interval chasu pryamuye do nulya Rozkrivayuchi oznachennya shvidkist ce vidnoshennya peremishennya materialnoyi tochki za interval chasu koli cej interval pryamuye do nulya tobto pohidna za chasom vid radiusa vektora r displaystyle mathbf r tochki sho ruhayetsya v limDt 0DrDt drdt r displaystyle mathbf v lim Delta t rightarrow 0 frac Delta mathbf r Delta t frac d mathbf r dt dot mathbf r Vektor shvidkosti spryamovanij u bik ruhu tochki po dotichnij do trayektoriyi yiyi ruhu Tak samo pohidna vid shvidkosti daye mittyeve priskorennya tila v moment chasu t displaystyle t a dvdt d2rdt2 r displaystyle mathbf a frac d mathbf v dt frac d 2 mathbf r dt 2 ddot mathbf r Zadannya shvidkosti v riznih sistemah koordinat Proyekciyi shvidkosti na osi pryamokutnoyi dekartovoyi sistemi koordinat dorivnyuyut pershim pohidnim za chasom vid vidpovidnih koordinat tochki sho ruhayetsya vx x vy y vz z displaystyle v x dot x v y dot y v z dot z Z cogo v x i y j z k displaystyle mathbf v dot x mathbf i dot y mathbf j dot z mathbf k i otzhe v x 2 y 2 z 2 displaystyle v sqrt dot x 2 dot y 2 dot z 2 U cilindrichnij sistemi koordinat v r 2 rf 2 z 2 displaystyle v sqrt dot rho 2 rho dot varphi 2 dot z 2 i u sferichnij sistemi koordinat v r 2 r8 2 rf sin 8 2 displaystyle v sqrt dot r 2 r dot theta 2 r dot varphi sin theta 2 Pryamolinijnij rivnopriskorenij ruhKinceva shvidkist vf displaystyle v f obʼyekta z pochatkovoyu shvidkistyu vi displaystyle v i ta postijnim u chasi priskorennyam a displaystyle a v period chasu t displaystyle t viznachayetsya yak vf vi at displaystyle v f v i at Serednya shvidkist obʼyekta z postijnim priskorennyam stanovit vi vf 2 displaystyle frac v i v f 2 Todi dlya obchislennya vidstani s displaystyle s peremishennya tila za promizhok chasu t displaystyle t otrimayemo formulu s t vi vf 2 displaystyle s t times frac v i v f 2 Yaksho vidoma tilki pochatkova shvidkist mozhna zastosovuvati formulu s vit at2 2 displaystyle s v i t frac at 2 2 Z cih bazovih rivnyan vivoditsya formula ne zalezhna vid parametru chasu t displaystyle t vf2 vi2 2as displaystyle v f 2 v i 2 2as Navedeni rivnyannya spravedlivi yak dlya klasichnoyi mehaniki tak i dlya specialnoyi teoriyi vidnosnosti Vidminnist situaciyi polyagaye zokrema u tomu sho v klasichnij mehanici dlya vsih sposterigachiv v inercijnih sistemah vidliku priskorennya tila sho ruhayetsya bude odnakovim Dlya specialnoyi teoriyi vidnosnosti ce ne tak Shvidkist tochki pri obertanni po koluDokladnishe Kutova shvidkist Ruh materialnoyi tochki po kolu mozhna oharakterizuvati yak linijnimi kinematichnimi velichinami na osnovi vikladok zroblenih vishe tak i kutovimi kinematichnimi velichinami kutovoyu koordinatoyu f displaystyle varphi i kutovoyu shvidkistyu w displaystyle omega Pri obertanni materialnoyi tochki z kutovoyu shvidkistyu w f displaystyle omega dot varphi po kolu radiusom R yiyi mittyeva shvidkist viznachayetsya formuloyu v wR f R displaystyle v omega R dot varphi R Shvidkist tochki pri ploskomu rusiRuh tochki v ploshini u polyarnij sistemi koordinat Zagalom yaksho rozglyadati ruh materialnoyi tochki A v ploshini v polyarnij sistemi koordinat to shvidkist mozhna rozklasti na dvi vzayemno perpendikulyarni skladovi radialnu promenevu j tangencialnu transversalnu Radialna shvidkist vr displaystyle mathbf v r napravlena vzdovzh radius vektora tochki j harakterizuye viddalennya abo nablizhennya tochki A do pochatku sistemi koordinat O Tangencialna shvidkist vf displaystyle mathbf v varphi napravlena perpendikulyarno do radius vektora i harakterizuye obertannya tochki A navkolo pochatku vidliku O sistemi koordinat v vr vf displaystyle mathbf v mathbf v r mathbf v varphi prichomu vr r rr vf f k r displaystyle mathbf v r frac dot r r mathbf r mathbf v varphi dot varphi mathbf k times r de r displaystyle mathbf r polyarnij radius vektor provedenij z polyusa v tochku a k displaystyle mathbf k odinichnij vektor napryamlenij perpendikulyarno do ploshini ruhu tak sho obertannya radius vektora r displaystyle mathbf r u bik zbilshennya kuta f displaystyle varphi vidbuvayetsya proti strilki godinnika Proyekciyi radialnoyi i dotichnoyi shvidkostej tochki na napryami vidpovidno radiusa vektora r displaystyle mathbf r i pryamoyi provedenoyi perpendikulyarno do nogo v bik zrostannya kuta f displaystyle varphi vr r vf rf displaystyle v r dot r v varphi r dot varphi Povne znachennya shvidkosti v comu razi v vr2 vf2 displaystyle v sqrt v r 2 v varphi 2 Zagalnij vipadok ruhu tverdogo tilaZagalnij vipadok ruhu tverdogo tilaShvidkist postupalnogo i obertalnogo ruhiv Zagalom vilne tverde tilo maye shist stupeniv vilnosti Jogo roztashuvannya v prostori viznachayetsya troma koordinatami x0 y0 z0 displaystyle x 0 y 0 z 0 yakoyis dovilno vibranoyi tochki O tila yaku nazivayut polyusom i troma kutami Ejlera ps 8 f yaki harakterizuyut polozhennya tila vidnosno pryamokutnoyi dekartovoyi sistemi koordinat O 3hs osi yakoyi paralelni do vidpovidnih osej osnovnoyi neruhomoyi sistemi koordinat Oxyz a pochatok znahoditsya v polyusi O Vidpovidno ruh tila mozhna rozglyadati yak sukupnist dvoh ruhiv sho vidbuvayutsya odnochasno postupalnogo zi shvidkistyu vO drOdt displaystyle v O frac dr O dt polyusa O j obertalnogo navkolo polyusa z kutovoyu shvidkistyu w yaka ne zalezhit vid viboru polyusa Na risunku pokazano zhorstko zvʼyazanu z tilom ruhomu sistemu koordinat O x y z Radiusi vektori dovilnoyi tochki A tila v neruhomij i ruhomij sistemah koordinat povʼyazani spivvidnoshennyam r rO r displaystyle mathbf r mathbf r O mathbf r Shvidkist v displaystyle mathbf v tochki A tila bude dorivnyuvati v drOdt dr dt vO w r displaystyle mathbf v frac d mathbf r O dt frac d mathbf r dt mathbf v O boldsymbol omega times mathbf r de v0 drOdt displaystyle mathbf v 0 frac d mathbf r O dt shvidkist postupalnogo ruhu tila Zakon dodavannya shvidkostej Zvʼyazok mizh radiusami vektorami r displaystyle mathbf r i r displaystyle mathbf r tochki A sho ruhayetsya provedenimi vidpovidno z pochatku O neruhomoyi sistemi vidliku x y z i pochatku O ruhomoyi sistemi x y z maye viglyad r rO r rO x i y j z k displaystyle mathbf r mathbf r O mathbf r mathbf r O left x mathbf i y mathbf j z mathbf k right de x y z proyekciyi r displaystyle mathbf r na osi ruhomoyi sistemi a i j k displaystyle mathbf i mathbf j mathbf k orti cih osej Absolyutna shvidkist va displaystyle mathbf v a tochki A r displaystyle A mathbf r yak pohidna po chasu vid radius vektora dorivnyuye za umovi odnakovosti perebigu chasu v oboh sistemah vidliku absolyutnij chas va drdt drOdt x di dt y dj dt z dk dt dx dti dy dtj dz dtk displaystyle mathbf v a frac d mathbf r dt frac d mathbf r O dt x frac d mathbf i dt y frac d mathbf j dt z frac d mathbf k dt frac dx dt mathbf i frac dy dt mathbf j frac dz dt mathbf k U comu rivnyanni pershij dodanok drOdt v0 displaystyle frac d mathbf r O dt mathbf v 0 shvidkist postupalnogo ruhu ruhomoyi sistemi nastupni tri dodanki opisuyut zminu v chasi ortiv i j k displaystyle mathbf i j k yaka mozhe buti zumovlena lishe obertannyam ruhomoyi sistemi koordinat z kutovoyu shvidkistyu w i dt w i j dt w j k dt w k displaystyle frac mathbf i dt omega times mathbf i frac mathbf j dt omega times mathbf j frac mathbf k dt omega times mathbf k ostanni tri dodanki harakterizuyut vidnosnu shvidkist vr displaystyle mathbf v r tochki A r displaystyle A mathbf r Otzhe va v0 w r vr displaystyle mathbf v a mathbf v 0 mathbf omega times r mathbf v r de ve v0 w r displaystyle mathbf v e mathbf v 0 mathbf omega times r perenosna shvidkist tochki A sho dorivnyuye absolyutnij shvidkosti tiyeyi nezminno povʼyazanoyi z ruhomoyu sistemoyu vidliku tochki prostoru z yakoyu narazi zbigayetsya tochka A sho ruhayetsya Otzhe absolyutna shvidkist ruhu tochki dorivnyuye vektornij sumi yiyi perenosnoyi i vidnosnoyi shvidkostej va ve vr displaystyle mathbf v a mathbf v e mathbf v r Ce polozhennya na yakomu bazuyetsya peretvorennya Galileya ye spravedlivim u klasichnij mehanici ale potrebuye utochnennya v relyativistskij mehanici de dlya cogo vikoristovuyetsya peretvorennya Lorenca Uzagalnena shvidkistU mehanici Lagranzha analogichnim chinom vvoditsya uzagalnena shvidkist q dqdt displaystyle dot q frac dq dt de q displaystyle q uzagalnena koordinata tobto odna z velichin sho viznachayut mittyeve polozhennya mehanichnoyi sistemi Napriklad pri obertanni tverdogo tila uzagalnena koordinata kut povorotu f displaystyle varphi Uzagalnena shvidkist ce kutova shvidkist w dfdt displaystyle omega frac d varphi dt Teoriya vidnosnostiOsnovnij postulat teoriyi vidnosnosti vstanovlyuye maksimalnu shvidkist z yakoyu mozhe peredavatis informaciya a otzhe i ruhatisya tilo Cya maksimalna shvidkist shvidkist svitla mayetsya na uvazi shvidkist svitla u vakuumi ye universalnoyu fizichnoyu staloyu Dlya opisu ruhu til u teoriyi vidnosnosti vvoditsya 4 vektor shvidkosti abo 4 shvidkist ui dxids displaystyle u i frac dx i ds de ds prostorovo chasovij interval ui 11 v2 c2 vc1 v2 c2 displaystyle u i left frac 1 sqrt 1 v 2 c 2 frac mathbf v c sqrt 1 v 2 c 2 right de v displaystyle mathbf v zvichajna trivimirna shvidkist a c shvidkist svitla u vakuumi 4 shvidkist bezrozmirna velichina Dlya 4 vektora shvidkosti zavzhdi spravedlive rivnyannya uiui 1 displaystyle u i u i 1 Vidnosna shvidkistZnachennya shvidkosti tila zalezhit vid sistemi vidliku sposterigacha U klasichnij mehanici yaka vikoristovuye princip Galileya shvidkist tila v novij sistemi vidliku ye vektornoyu rizniceyu jogo shvidkosti v starij sistemi j shvidkosti novoyi sistemi vidliku vidnosno staroyi v v V displaystyle mathbf v prime mathbf v mathbf V de v displaystyle mathbf v prime shvidkist tila v novij sistemi vidliku v displaystyle mathbf v shvidkist tila v starij sistemi vidliku V displaystyle mathbf V shvidkist novoyi sistemi vidliku vidnosno staroyi U sistemi vidliku yaka ruhayetsya z tiyeyu samoyu shvidkistyu sho j tilo vono ye neporushnim U teoriyi vidnosnosti navedena formula ne ye spravedlivoyu oskilki zhodne tilo ne mozhe ruhatisya zi shvidkistyu yaka perevishuvala b shvidkist svitla Napriklad u razi koli napryam shvidkosti novoyi sistemi vidliku zbigayetsya z napryamkom ruhu tila shvidkist u novij sistemi dorivnyuye v v V1 vV c2 displaystyle v prime frac v V 1 vV c 2 Za malih shvidkostej v c displaystyle v ll c abo V c displaystyle V ll c cya formula zbigayetsya z formuloyu peretvoren Galileya Zv yazok z inshimi fizichnimi velichinamiTilo yake ruhayetsya z pevnoyu shvidkistyu maye impuls ta energiyu Impuls materialnoyi tochki masoyu m displaystyle m sho ruhayetsya zi shvidkistyu v displaystyle mathbf v dorivnyuye p mv displaystyle mathbf p m mathbf v Kinetichna energiya takoyi materialnoyi tochki v klasichnij mehanici dorivnyuye K mv22 displaystyle K frac m mathbf v 2 2 Zavdyaki kinetichnij energiyi fizichne tilo yake maye vidminnu vid nulya shvidkist mozhe zdijsnyuvati robotu Rivnyannya ruhu mehaniki zadayut zv yazok mizh priskorennyam til ta silami yaki diyut na ci tila Otzhe voni ye diferencialnimi rivnyannyami shodo shvidkostej Dlya opisu chasovoyi evolyuciyi mehanichnoyi sistemi potribno zadati ne tilki polozhennya til a i yihni shvidkosti v pochatkovij moment chasu Napriklad visota na yaku zletit pidkinutij ugoru m yach i chas jogo polotu zalezhat vid togo yaku pochatkovu shvidkist jomu nadali Deyaki harakterni shvidkostiKosmichni shvidkosti Nebesna mehanika vivchaye povedinku til Sonyachnoyi sistemi ta inshih nebesnih til Ruh shtuchnih kosmichnih til vivchayetsya astrodinamikoyu Vodnochas rozglyadayetsya dekilka variantiv ruhu til u kozhnomu z yakih tilu slid nadati pevnoyi shvidkosti Dlya vivedennya suputnika na kolovu orbitu jomu slid nadati pershoyi kosmichnoyi shvidkosti napriklad dlya vivedennya na orbitu shtuchnogo suputnika Zemli vin povinen mati shvidkist v1 displaystyle v 1 7 9 km s Podolati gravitacijne prityagannya dozvolit druga kosmichna shvidkist napriklad ob yektu zapushenomu iz Zemli dlya podolannya yiyi gravitaciyi slid nadati shvidkist v2 displaystyle v 2 11 2 km s Tretya kosmichna shvidkist potribna dlya togo shob pokinuti zoryanu sistemu podolavshi prityaganni zori napriklad ob yekt sho zapushenij iz Zemli povinen mati shvidkist 16 67 km s vidnosno Zemli pid chas startu v najvigidnishomu napryami a pid chas startu iz Zemli v najmensh vigidnomu napryamku jogo neobhidno rozignati do shvidkosti 72 8 km s Chetverta kosmichna shvidkist dozvolit pokinuti galaktiku Shvidkist zvuku Dokladnishe Shvidkist zvuku Shvidkist zvuku shvidkist poshirennya pruzhnih hvil u seredovishi i viznachayetsya pruzhnistyu i gustinoyu seredovisha Shvidkist zvuku ne ye staloyu velichinoyu i zalezhit vid temperaturi u gazah vid napryamku poshirennya hvili u monokristalah ale za zadanih zovnishnih umov perevazhno ne zalezhit vid chastoti hvili ta yiyi amplitudi Dlya vipadkiv koli cya umova ne vikonuyetsya i shvidkist zvuku zalezhit vid chastoti kazhut pro Vpershe shvidkist zvuku vimiryav angl William Derham 1657 1735 U gazah shvidkist zvuku ye menshoyu nizh u ridinah a v ridinah shvidkist zvuku mensha za shvidkist zvuku u tverdih tilah Vidnoshennya shvidkosti potoku v danij tochci gazovogo seredovisha do miscevoyi shvidkosti poshirennya zvuku maye nazvu Chislo Maha Shvidkist sho vidpovidaye M1 1 Mahu pri tisku v 1 atm dorivnyuvatime shvidkosti zvuku v povitri Ruh ob yektiv zi shvidkistyu porivnyalnoyu zi shvidkistyu zvuku sprichinyaye proyavlennya nizki yavish sho suprovodzhuyut podolannya zvukovogo bar yeru Shvidkosti vid M1 2 do M5 nazivayutsya nadzvukovimi shvidkosti ponad M5 giperzvukovimi Shvidkist svitla Dokladnishe Shvidkist svitla Chas poshirennya svitlovogo promenya u masshtabovanij modeli Zemlya Misyac Dlya podolannya vidstani vid poverhni Zemli do poverhni Misyacya promenyu svitla potribno 1 255 s Shvidkist svitla u vakuumi absolyutne znachennya shvidkosti poshirennya elektromagnitnih hvil u vakuumi Tradicijno poznachayetsya literoyu latinskogo alfavitu c Shvidkist svitla u vakuumi fizichna stala sho ne zalezhit vid viboru inercijnoyi sistemi vidliku Vona nalezhit do fundamentalnih fizichnih stalih sho harakterizuyut ne prosto okremi tila chi polya a vlastivosti prostoru chasu zagalom Za suchasnimi uyavlennyami shvidkist svitla u vakuumi granichna shvidkist ruhu i poshirennya vzayemodij Tochne znachennya shvidkosti svitla zafiksuvala rezolyuciya 117 yi Generalnoyi konferenciyi mir i vag c 299 792 458 m s Shvidkist perebigu procesuV ukrayinskij movi termin shvidkist uzhivayetsya takozh ne v mehanichnomu sensi dlya viznachennya chasovih harakteristik perebigu dovilnih procesiv napriklad shvidkist himichnoyi reakciyi shvidkist nagrivannya shvidkist zamerzannya shvidkist viparovuvannya Yaksho pevnij proces harakterizuyetsya zalezhnoyu vid chasu velichinoyu f t displaystyle f t to mittyeva shvidkist perebigu cogo procesu viznachayetsya pohidnoyu df t dt displaystyle frac df t dt Vidpovidno serednya shvidkist za promizhok chasu Dt displaystyle Delta t viznachayetsya yak f t0 Dt f t0 Dt displaystyle frac f t 0 Delta t f t 0 Delta t Div takozhVikicitati mistyat vislovlyuvannya na temu ShvidkistVikishovishe maye multimedijni dani za temoyu ShvidkistImpuls Priskorennya Chislo Maha Shvidkist zvuku Kosmichna shvidkist Fazova shvidkist Grupova shvidkist Dispersiya shvidkostej Shvidkist gravitaciyiPrimitkiTlumachennya znachennya slova POGIN Slovnik ukrayinskoyi movi Slovnik Grinchenka hrinchenko com Procitovano 5 grudnya 2022 Tlumachennya znachennya slova SKORIST Slovnik ukrayinskoyi movi Slovnik Grinchenka hrinchenko com Procitovano 5 grudnya 2022 Tlumachennya znachennya slova HUTKIST Slovnik ukrayinskoyi movi Slovnik Grinchenka hrinchenko com Procitovano 5 grudnya 2022 Tlumachennya znachennya slova PRUDKIST Slovnik ukrayinskoyi movi Slovnik Grinchenka hrinchenko com Procitovano 5 grudnya 2022 Sho take BISTROTA Ukrayinsko rosijskij slovnik Slovniki Slovopediya slovopedia org ua Procitovano 5 grudnya 2022 Yavorskij B M Pinskij A A Osnovy fiziki M Fizmatlit 2003 T 1 576 s Chetaev N G Teoreticheskaya mehanika M Nauka 1987 368 s DSTU 3651 2 97 Metrologiya Odinici fizichnih velichin Fizichni stali ta harakteristichni chisla Osnovni polozhennya poznachennya nazvi ta znachennya Resolution 1 of the 17th CGPM BIPM 1983 Arhiv originalu za 23 chervnya 2013 Procitovano 23 serpnya 2009 DzherelaYezhov S M Makarec M V Romanenko O V Klasichna mehanika K VPC Kiyivskij universitet 2008 480 s Fedorchenko A M Teoretichna mehanika K Visha shkola 1975 516 s Diduh L D Osnovi mehaniki Ternopil Pidruchniki i posibniki 2010 304 s ISBN 978 966 07 1817 3 Vajdanich V I Pencak G M Fizika Lviv Nacionalnij lisotehnichnij universitet Ukrayini 2009 664 s ISBN 5 7763 0227 7 Volovik P M Fizika dlya universitetiv Kiyiv Perun 2011 864 s ISBN 966 569 172 4 Ivankiv Ya I Palyuh B M Mehanika Tekst navch posibnik dlya stud fiz spec vuziv Kiyiv ISDO 1995 228 s ISBN 5 7763 9897 5 Kozickij S V Polishuk D I Kurs zagalnoyi fiziki pidruch dlya stud VNZ u 6 t T 1 Mehanika Odesa Astroprint 2011 471 s Metodi ta zasobi vimiryuvannya vihrovogo komponenta shvidkosti techiyi monografiya V D Pogrebennik M vo osviti i nauki Ukrayini Nac un t Lviv politehnika Lviv Vid vo Lviv politehniki 2015 180 s il Rezhim dostupu Bibliogr s 171 178 123 nazvi ISBN 978 617 607 768 8PosilannyaShvidkist Terminologichnij slovnik dovidnik z budivnictva ta arhitekturi R A Shmig V M Boyarchuk I M Dobryanskij V M Barabash za zag red R A Shmiga Lviv 2010 S 213 ISBN 978 966 7407 83 4 Shvidkist 15 grudnya 2013 u Wayback Machine v Akademichnomu tlumachnomu slovniku ukrayinskoyi movi v 11 tomah T 11 S 430 Shvidkist 4 bereznya 2016 u Wayback Machine Ukrayinska radyanska enciklopediya u 12 t gol red M P Bazhan redkol O K Antonov ta in 2 ge vid K Golovna redakciya URE 1974 1985