Rychlost - Fyzika online

Rychlost

Rychlost je vektorová fyzikální veličina, znamená to tedy, že je udávána jednak svou velikostí, ale rovněž i směrem. Znázorňuje se vektory, tedy směrovými čarami.

Rychlost je v každodenním životě velmi důležitá, setkáváme se s ní často v praxi. Určitě nás někdy zajímá, kolik vlastně dané vozidlo jede, jak rychle se pohybuje letadlo nebo třeba jakou rychlostí uběhneme určitou trasu či jak jedeme rychle na kole. I proto je vhodné pochopit její základní charakteristiky.

Rychlost přímo souvisí se dvěma dalšími základními fyzikálními veličinami, jedná se o dráhu a čas. Již v kapitole o čas jsme uvedli vzorec, který bude mít i v této problematice důležité postavení. Jedná se o matematické vyjádření závislosti rychlosti na dráze a čase:

v = s / t

v je označení rychlosti, její základní jednotkou je kilometr za hodinu (km / h), s značí dráhu, její základní jednotkou je metr (m) a t je označení pro fyzikální veličinu času, její základní jednotkou je sekunda (s)

Kromě zkladní jednotky kilometr za hodinu se velmi často můžeme setkávat i s odvozenou jednotkou, kterou je metr za sekundu (m / s), pro převody mezi těmito dvěma jednotkami platí následující vztah: 1 m / s = 3,6 km / h.

Výše uvedený vzorec říká, že rychlost závisí přímo úměrně na jednotce vzdálenosti a nepřímo úměrně na jednotce času.

Rychlost označuje časovou změnu polohy za určitý čas. Pokud by docházelo k časové změně rychlosti, potom by se při jejím nárůstu jednalo o zrychlení a naopak při jejím poklesu o zpomalení.

Rozlišují se dvě základní rychlosti:

Rychlost okamžitá

Vyjadřuje okamžitou změnu polohy

Rychlost průměrná

Vyjadřuje průměrnou změnu polohy, říká, jak dlouhou dráhu urazí těleso za určitý čas, neříká nic o okamžitém pohybu

Obvodová rychlost

Kromě klasické rychlosti se někdy zkoumá i kruhová nebo-li obvodová či úhlová rychlost. Je to v podstatě něco podobného, avšak při stále se opakujícím kruhovém pohybu. Jak se vypočítá, nám říká následující vzorec:

ω = v / r

ω je obvodová rychlost, která se vyjadřuje v jednotkách radián za sekundu (rad / s), v je klasická rychlost a r je poloměr kružnice, po které těleso vykonávající kruhovou rychlost určitou rychlostí v, kterou se pohybuje

Čím se měří rychlost?

Určitě vás bude také zajímat, jak se rychlost vlastně měří. Rychlost je možno zjistit přímou a nepřímou metodou. Přímá metoda spočívá v konkrétním měření, které zajistí speciální mechanismus – jedná se o měřič rychlosti, nebo-li tachometr. Tachometry jsou dnes k dispozici buď analogové (známe z většiny osobních vozidel) nebo digitální (tachometr na kole). Princip měření rychlosti vychází ze znalosti obvodové rychlosti kola. Nepřímá metoda měření rychlosti je potom realizována na základě výpočtu, kdy známe dvě příbuzné veličiny, tedy dráhu a čas.

Př.1: Vypočtěme průměrnou rychlost vozidla, které vyjelo z místa, vzdáleného od cíle 150 km v 7.30 hod a dojelo v 9.00 hod

v = ?

t₁ = 7 h 30 min

t₂ = 9 h 00 min

s = 150 km

t = t₂ – t₁ = 9 h 00 min – 7 h 30 min = 1 h 30 min = 1,5 h

v = s / t = 150 km / 1,5 h = 100 km / h

Příklad je jednoduchý, jediné, nad čím je potřeba se zamyslet, je přijít na dobu, kterou se vozidlo pohybovalo, logicky když od 9.00 hodin odečteme 7.30 hodin, tak nám vyjde, že automobil jel hodinu a půl, nyní již stačí dosadit do vzorce

Př.2: Vypočtěme obvodovou rychlost kabiny kolotoče, která se pohybuje rychlostí 50 km / h a je vzdálena 5 metrů od středu otáčení

ω = ?

r = 5 m

v = 50 km / h = 50 / 3,6 m / s = 13,8 m / s

ω = v / r = 13,8 m / s / 5 m = 2,76 rad / s

Na celém příkladu je nejsložitější převést kilometry za hodinu na metry za sekundy, poté už stačí pouze dosadit do vzorce pro výpočet obvodové rychlosti

Př. 3: Určete průměrnou rychlost, pokud se vozidlo pohybovalo na stejných úsecích těmito rychlostmi: v₁ = 80 km / h, v₂ = 90 km / h, v₃ = 70 km / h

v₁ = 80 km / h

v₂ = 90 km / h

v₃ = 70 km / h

v = ?

v = v₁ + v₁ + v₁ / 3 = (80 km / h + 90 km / h + 70 km / h) / 3 = 80 km / h

Protože počítáme průměr, je třeba všechny rychlosti sečíst a vydělit počtem rychlostí, potom nám vyjde výsledná rychlost