DIFERENȚE ÎNTRE VITEZĂ ȘI VITEZĂ (CU EXEMPLE) - FIZIC - 2025

De diferențele dintre viteză și viteza există, cu toate că ambele sunt legate de cantități fizice. În limbajul comun, un termen sau altul este folosit în mod interschimbabil ca și cum ar fi sinonime, dar în fizică este necesar să le distingem.

Acest articol definește ambele concepte, subliniază diferențele și explică, folosind exemple, cum și când se aplică unul sau altul. Pentru a simplifica, considerăm o particulă în mișcare și de acolo vom trece în revistă conceptele de viteză și viteză.

Figura 1. Viteza și viteza unei particule care se deplasează într-o curbă. Pregătit de: F. Zapata.

Diferențele dintre viteză și viteză

	Viteză	Viteză
Definiție	Este distanța parcursă pe unitatea de timp	Este deplasarea (sau schimbarea poziției) în fiecare unitate de timp
Notaţie	v	v
Tipul obiectului matematic	A urca	Vector
Formula (pentru o perioadă finită de timp) *	v = Δs / Δt	v = Δr / Δt
Formula (pentru un moment dat de timp) **	v = ds / dt = s '(t)	v = dr / dt = r '(t)
Explicația formulei	* Lungimea traseului parcurs împărțit la perioada de timp folosită pentru a o parcurge. ** În viteză instantanee, perioada de timp tinde spre zero. ** Operația matematică este derivata arcului de cale ca funcție a timpului în raport cu t instantanee de timp.	* Vector deplasare împărțită la perioada de timp în care a avut loc deplasarea. ** La viteza instantanee, intervalul de timp tinde spre zero. ** Operația matematică este derivata funcției de poziție în raport cu timpul.
caracteristici	Pentru a-l exprima, este necesar doar un număr real pozitiv, indiferent de dimensiunile spațiale în care se produce mișcarea. ** Viteza instantanee este valoarea absolută a vitezei instantanee.	Poate dura mai mult de un număr real (pozitiv sau negativ) pentru a-l exprima, în funcție de dimensiunile spațiale în care se produce mișcarea. ** Modulul vitezei instantanee este viteza instantanee.

Exemple cu viteză uniformă pe secțiuni drepte

În tabelul de mai sus au fost rezumate diverse aspecte ale vitezei și vitezei. Și apoi, pentru a completa, luați în considerare mai multe exemple care ilustrează conceptele implicate și relațiile lor:

- Exemplul 1

Să presupunem că o furnică roșie se mișcă de-a lungul unei linii drepte și în direcția indicată în figura de mai jos.

Figura 2. O furnică pe calea dreaptă. Sursa: F. Zapata.

În plus, furnica se mișcă uniform, astfel încât parcurge o distanță de 30 de milimetri într-o perioadă de timp de 0,25 secunde.

Determinați viteza și viteza furnicii.

Soluţie

Viteza furnicii se calculează împărțind distanța traveleds parcursă în perioada de timp Δt.

v = Δs / Δt = (30 mm) / (0,25s) = 120 mm / s = 12 cm / s

Viteza furnicii este calculată prin împărțirea deplasării Δ r la perioada de timp în care s-a efectuat deplasarea.

Deplasarea a fost de 30 mm pe direcția 30º față de axa X, sau în formă compactă:

Δ r = (30 mm ¦ 30º)

Se poate remarca faptul că deplasarea constă dintr-o mărime și o direcție, deoarece este o cantitate vectorială. În mod alternativ, deplasarea poate fi exprimată în funcție de componentele X și Y carteziene, astfel:

Δ r = (30 mm * cos (30º); 30 mm * sin (30º)) = (25,98 mm; 15,00 mm)

Viteza furnicii este calculată prin împărțirea deplasării la perioada de timp în care a fost făcută:

v = Δ r / Δt = (25,98 mm / 0,25 s; 15,00 mm / 0,25 s) = (103,92; 60,00) mm / s

Această viteză în componentele X și Y carteziene și în unități de cm / s este:

v = (10.392; 6.000) cm / s.

Alternativ, vectorul vitezei poate fi exprimat sub forma sa polară (direcția modulului as) așa cum se arată:

v = (12 cm / s ¦ 30º).

Notă : în acest exemplu, deoarece viteza este constantă, viteza medie și viteza instantanee coincid. Modulul vitezei instantanee se constată a fi viteza instantanee.

Exemplul 2

Aceeași furnică din exemplul precedent merge de la A la B, apoi de la B la C și în final de la C la A, urmând calea triunghiulară prezentată în figura următoare.

Figura 3. Calea triunghiulară a unei furnici. Sursa: F. Zapata.

Secțiunea AB o acoperă în 0,2s; BC îl rulează în 0.1s și în final CA îl rulează în 0.3s. Găsiți viteza medie a călătoriei ABCA și viteza medie a călătoriei ABCA.

Soluţie

Pentru a calcula viteza medie a furnicii, începem prin a determina distanța totală parcursă:

Δs = 5 cm + 4 cm + 3 cm = 12 cm.

Intervalul de timp utilizat pentru întreaga călătorie este:

Δt = 0,2s + 0,1s + 0,3s = 0,6 s.

Deci viteza medie a furnicii este:

v = Δs / Δt = (12 cm) / (0,6s) = 20 cm / s.

În continuare, se calculează viteza medie a furnicii pe ruta ABCA. În acest caz, deplasarea făcută de furnică este:

Δ r = (0 cm; 0 cm)

Acest lucru se datorează faptului că compensarea este diferența dintre poziția finală minus poziția de pornire. Deoarece ambele poziții sunt aceleași, atunci diferența lor este nulă, rezultând o deplasare nulă.

Această deplasare nulă a fost efectuată într-o perioadă de timp de 0,6s, astfel încât viteza medie a furnicii a fost:

v = (0 cm; 0 cm) / 0,6s = (0; 0) cm / s.

Concluzie : viteză medie 20 cm / s, dar viteza medie este zero pe calea ABCA.

Exemple cu viteză uniformă pe secțiuni curbate

Exemplul 3

O insectă se deplasează pe un cerc cu o rază de 0,2 m cu viteză uniformă, astfel încât pornind de la A și ajungând la B, acesta se deplasează ¼ dintr-o circumferință în 0,25 s.

Figura 4. Insectă în secțiune circulară. Sursa: F. Zapata.

Determinați viteza și viteza insectei în secțiunea AB.

Soluţie

Lungimea arcului circumferinței dintre A și B este:

Δs = 2πR / 4 = 2π (0,2m) / 4 = 0,32 m.

Aplicând definiția vitezei medii avem:

v = Δs / Δt = 0,32 m / 0,25 s = 1,28 m / s.

Pentru a calcula viteza medie, este necesar să se calculeze vectorul deplasării între poziția inițială A și poziția finală B:

Δ r = (0, R) - (R, 0) = (-R, R) = (-0,2, 0,2) m

Aplicând definiția vitezei medii, obținem:

v = Δ r / Δt = (-0,2, 0,2) m / 0,25s = (-0,8, 0,8) m / s.

Expresia anterioară este viteza medie între A și B exprimată sub formă carteziană. Alternativ, viteza medie poate fi exprimată sub formă polară, adică modul și direcție:

- v - = ((-0,8) ^ 2 + 0,8 ^ 2) ^ (½) = 1,13 m / s

Direcție = arctan (0,8 / (-0,8)) = arctan (-1) = -45º + 180º = 135º față de axa X.

În sfârșit, vectorul vitezei medii în formă polară este: v = (1,13 m / s ¦ 135º).

Exemplul 4

Presupunând că timpul de pornire al insectei din exemplul precedent este 0s din punctul A, avem că vectorul său de poziție în orice moment t este dat de:

r (t) =.

Determinați viteza și viteza instantanee pentru orice timp t.

Soluţie

1. Alonso M., Finn E. Volumul fizicii I: Mecanică. 1970. Fondo Educativo Interamericano SA
2. Hewitt, P. Știința fizică conceptuală. A cincea ediție. Pearson.
3. Tânăr, Hugh. Universitatea de fizică cu fizică modernă. Ediția a 14-a Pearson.
4. Wikipedia. Viteză. Recuperat din: es.wikipedia.com
5. Zita, A. Diferența dintre viteză și viteză. Recuperat de la: diferentiator.com