Chiunque guida un'auto ha familiarità con il concetto di velocità. È il numero sul tachimetro che ti dice quanto velocemente sta andando la macchina. Nelle automobili, la velocità è misurata in miglia all'ora (mph) o chilometri all'ora (km /ora), ma i fisici delle unità che utilizzano più spesso per la velocità sono metri al secondo (m /s). È possibile ottenere una definizione precisa della velocità semplicemente esaminando queste unità. Sono unità di distanza percorsa (d) divise per unità di tempo (t), e questa è fondamentalmente la definizione di velocità (S). Nel linguaggio della matematica scrivi questo come
S = d /t
Velocità istantanea e media
Il tachimetro nella tua auto ti dice quanto vai avanti in un'ora se si mantiene una velocità costante, ma i driver lo fanno raramente. In un'ora tipica di guida, la velocità rilevata dal tachimetro cambia costantemente e la distanza effettiva percorsa in un'ora è una media di tutte queste velocità. La distanza totale percorsa in un'unità di tempo, ad esempio un'ora, è la velocità media (S av): S av = Distanza totale ÷ tempo totale La velocità visualizzata sul tachimetro è la velocità istantanea (S I). I fisici esprimono la velocità istantanea definendola come il cambiamento di posizione (x) tra due intervalli di tempo, t 1 e t 2 e lasciando l'intervallo di tempo a zero. S I = (x 2 - x 1) ÷ (t 2 - t 1) = Δx /Δt. Se si lascia Δt avvicinarsi a zero, si ottiene un'espressione matematica nota come derivata, che per convenzione è scritta dx /dt. Per i fisici, l'espressione più accurata per la velocità istantanea è S I = dx /dt Velocità e velocità Le persone spesso usano le parole velocità e velocità in modo intercambiabile , ma non significano la stessa cosa. La velocità è una quantità vettoriale, il che significa che ha una componente direzionale, mentre la velocità è una quantità scalare che non tiene conto della direzione. Per capire perché la direzione è importante, considera la differenza di tempo necessaria per guidare tra due punti su una strada diritta e una a curve. Se la strada è rettilinea, è possibile calcolare la media di tutte le velocità istantanee registrate dal tachimetro e ottenere la stessa velocità media che si sarebbe ottenuta dividendo la distanza totale per il tempo totale. Se la strada è ventosa, tuttavia, questi due numeri saranno diversi. Questo perché la componente direzionale della velocità verso la destinazione diminuisce ogni volta che la strada si sposta verso sinistra o destra. La velocità viene talvolta indicata dalla lettera v con una freccia su di essa per indicare che si tratta di una quantità vettoriale , ma la freccia non è veramente necessaria. Per definizione, la velocità ha un componente direzionale. Velocità di rotazione Quando un oggetto sta ruotando, la velocità di rotazione è il numero di giri completi che effettua in un tempo unitario. Le unità più comuni sono le rivoluzioni al minuto (rpm). I punti in un disco rotante hanno una velocità in avanti che cambia continuamente direzione. La velocità tangenziale è la velocità in avanti in un dato momento ed è influenzata dalla distanza radiale dal centro di rotazione. I punti più lontani dal centro si muovono più velocemente dei punti più vicini al centro. Calcoli la velocità tangenziale di un punto su un disco rotante usando l'espressione: Velocità tangenziale = velocità di rotazione x distanza radiale
