定义
速度 (velocity) 表征动点在某瞬时运动快慢和运动方向的矢量。在最简单的匀速直线运动中,速度的大小等于单位时间内经过的路程。速度的常用单位有:厘米/秒,米/秒,千米/小时等。速度的大小也称速率。动点Q作一般空间运动时,位移Δr和所用时间Δt的比,称为Δt时间内的平均速度,记为v平,
平均速度的方向即位移的方向(图1)。当时间间隔Δt趋于零时,平均速度的极限称为动点在t时的瞬时速度,简称速度,记为v:
因而可给出速度的一般定义:速度是动点矢径对时间的导数,其方向同轨迹的切线方向一致。
以某定点P为起点,画出随时间变化的速度矢量,它们的端点在空间绘出的曲线称为速端图。它给出速度矢量变化情况的清晰图象(图2)。
速度在各坐标系中的表示方法如下:
直角坐标系
可用于表示点的空间曲线运动、平面曲线运动和直线运动的速度。
①空间曲线运动
式中v为速度的模vx、vy、vz为动点速度v在直角坐标系x、y、z轴上的投影,
为动点位置坐标对时间的导数;α、β、γ为速度矢量v与坐标轴x、y、z的夹角。
②平面曲线运动
③直线运动
速度v等于坐标对时间的导数,是一代数量,正值表示速度方向沿x轴正向,负值表示沿x轴反向。
极坐标系
可用于表示点的平面曲线运动的速度。速度v在极坐标中可分解为横向速度vφ和径向速度vr;
它们都是代数量。vφ为正时,表示它指向φ增加的方向;vr为正时表示它指向r增加的方向(图3)。
球坐标系
可以用于 表示点的空间曲线运动的速度。速度v在球坐标系(r、φ、θ)中可表示为三个投影(图4)
柱坐标系
可用于表示点的空间曲线运动的速度。速度在柱坐标系 (r、φ、z)中可表示为三个投影(图5):
物理术语
速度是描述物体运动快慢和运动方向的物理量,定义为位移与发生这个位移所用的时间之比。
速度是矢量。
初中的定义:把路程与时间之比,叫做速度。高中的定义:速度等于位移和发生位移所用时间的比值。 符号:v【注:希腊字母υ表示另一物理量“位移”】 定义式:v=s/t。在国际单位制中,基本单位:米/秒(m/s) 物理意义:速度是描述物体运动快慢的物理量。 性质:矢量。国际单位制中,速度的量纲是LT^(-1),基本单位为米每秒,符号m/s。 最大值:真空光速c=299 792 458m/s 。相关名词速率:速度的大小叫做速率,常叫做速度。运动物体在某一时刻(或某一位置)时的速度,叫做瞬时速度。
公式
【中学物理定义式】
初中公式
v=s/t
高中公式
速度是描述质点运动快慢和方向的物理量,等于位移和发生此位移所用时间的比值。在匀速直线运动中,物体在单位时间内通过的路程叫做速度。
【大学物理定义式】
v=ds/dt
速度是描述质点运动快慢和方向的物理量,等于位移对时间的微分。同时也等于加速度对时间的积分。
【符号解释】
v:速度矢量,单位:m/s
s:位移矢量,单位:m
t:时间,单位:s
单位
速度在国际单位制的最基本单位是米每秒 ,国际符号是m/s,中文符号是米/秒。
常用单位:千米/时,国际符号是km/h。
单位换算:1 m/s=3.6 km/h。
相关名词
速率
瞬时速度的数值大小叫做瞬时速率。但平均速率不是平均速度的大小,而是路程与时间的比值。
瞬时速度
是运动的物体在经过某一个位置,或在某一个时刻的速度。也可以说它是指运动物体经过某一点或在某一瞬时的速度。速度公式v=ds/dt,它是对物体运动情况的一种细致描述。
平均速度
物体通过的位移和所用时间的比值,叫做平均速度(无论做任何形式的运动)。是物体位移跟发生这个位移所用的时间间隔之比, 速度公式v=s/Δt只能大体反应变速运动物体的快慢,它是对物体运动情况的一种粗略描述。
在匀速直线运动中,平均速度与瞬时速度相等。
在匀加速直线运动中,平均速度的大小与初速度和末速度的平均值相等,也等于中间时刻的瞬时速度。即:。
补充说明
1、物理上的速度是一个相对量,即一个物体相对另一个物体(参照物)位移在单位时间内变化的的大小。
2、物理上还有平均速度:物体通过一段位移和所用时间的比值为物体在该位移的平均速度,平时我们说的多是瞬时速度。
3、平时我们形容单位时间做的某种动作的快慢或多少时也会用到速度。比如:打字速度、翻译速度。
4、速度只能用大小来描述,用快慢描述是不准确的。比如:速度大、速度小。
5、速度是矢量,无论平均速度还是瞬时速度都是矢量。区分速度与速率的唯一标准就是速度有大小也有方向,速率则有大小没方向。
部分动物奔跑速度。
下面是一些常见的动物奔跑速度,为平均速度,以上多少公里皆为每小时的奔跑速度。
论速度在音乐形象中的作用
速度,不仅是快慢,而且在音乐中代表着很重要的意义,一首曲子中,哪个部分该用多快的速度来演奏,哪个部分该用多慢的速度演奏,才是真正乐曲所需要的速度。假如一段旋律本该用60的速度吹奏,却用120的速度来吹奏,那么吹出来的效果就可想象了。速度还可以代表某一句中某个音的处理手法中技巧的快慢。比如一个指颤音到底该打多快,一个花舌到底该吹出多快的跳跃性等等,通常情况下,乐曲中会标明“慢板”“快板”或者“中速”等等,而最难把握的地方其实是一些乐曲中的自由部分,对于吹奏唢呐来说,技巧可以练,但如何把握一段没有标记速度的旋律是很困难的。其实并没有严格的要求说自由的旋律该怎么处理,就看个人的音乐理解和处理风格是什么样子的。不同风格的乐曲在处理自由节奏的时候速度的把控是不同的。
运动速度
常见运动
运动类型 | 速度v | 单位 |
人步行的速度 | 1- 2 | m.s-1 |
自行车行驶 | 4- 6 | m.s-1 |
汽车高速行驶 | 100-120 | km.h-1 |
喷气式客机 | 800-900 | km.h-1 |
第一宇宙速度 | 7.9 | km.s-1 |
电磁波 | 300000 | km.s-1 |
速度极限
光在真空中的速率是299,792,458米/秒,约3×105千米/秒,是已知的速度上限。
(由爱因斯坦提出:没有任何物体的速度能超越光速。)
速度之最
如果按比例放大的话,世界上速度最快的动物是一种名字叫"虎蛱"的昆虫,放大到质量和人一样,它的时速可以达到400多公里每小时。
爬行类动物的速度冠军 美国的一种蜥蜴,它逃跑时的最大时速达24公里。
昆虫当中的游速(水面)最快的冠军 鼓甲,鞘翅目,豉甲科,甲虫。体色深,有光泽。成群生活于池塘表面。移动迅速,多用桨状的中足和後足划水,绕一个小圆圈旋转游泳。复眼分成两对,分别用以观察水上和水下的景物。食水表面的昆虫(但是方向感不强,总是在水面迷失方向)
3.爬行类动物的游泳冠军 太平洋中的棱皮龟,其爬行速度最高达35.2公里/小时。
4.飞得最快的昆虫 澳大利亚蜻蜓,它短距离的冲刺速度可达每小时58公里。
5.跑得最快的鸟鸵鸟,75千米/小时。
6.长跑最快的动物 藏羚羊具有特别善奔跑的优点,奔跑速度可达每小时70~110公里,即使是妊娠期满临产的雌藏羚,也会以很快的速度疾奔,它还是高原严酷环境下奔跑最快的动物。
7.陆地上短跑最快的动物 非洲的猎豹是陆地上短跑最快的动物,时速可达110公里。 它的长距离奔跑时速仅为60公里左右。 它们最快的速度只能维持一分钟,接着便得花上二十分钟时间喘息、恢复。
8.长距离游速最快的鱼类 金枪鱼,游速达230公里。
9.游得最快的鱼类 旗鱼,游速每小时达120公里,比轮船正常航行的速度要快三四倍。
10.长距离飞的最快的动物 尾部有脊骨的褐雨燕(也称楼燕) ,它的时速高达170.98公里,最快352.5公里。一般速度为每小时110-190 公里,是长距离飞行最快的鸟类。
11.短时间飞得最快的动物 游隼,它俯冲时飞行迅速,在天空中向下俯冲速度最高可达360公里。大多数时候都在空中飞翔巡猎,发现猎物时首先快速升上高空,占领制高点,然后将双翅析起,使翅膀上的飞羽和身体的纵轴平行,头收缩到肩部,以每秒钟75—100米的速度,呈25度角向猎物猛扑下来。
食肉动物
猎豹120公里/h(世界上跑的最快的动物)
美洲狮80公里/h
美洲豹70公里/h
豹70公里/h
老虎65公里/h
雪豹64公里/h
灰狼64公里/h
非洲野狗62公里/h
猞猁62公里/h
鬣狗62公里/h
北极熊60公里/h
豺56公里/h
棕熊56公里/h
黑熊52公里/h
野猪60公里/h
食草动物
跳羚95公里/h
野驴85公里/h
长颈鹿72公里/h
袋鼠65公里/h
鹿65公里/h
马62公里/h
野牛60公里/h
斑马65公里/h
犀牛56公里/h
骆驼50公里/h
野兔52公里/h
河马48公里/h
大象40公里/h
人和其他动物
狗52公里/h
猫45公里/h
家兔32公里/h
人28公里/h
速度在位移相同的情况下,比较所用时间的长短。用的时间短,跑得快;用的时间长,跑得慢。换句话讲,除了首段的理解,我们继续往下想就变成:物体在任何时刻都是存在与空间中的,物体呆在空间中任一点是有一定时间的。写成公式的形式就是Z=1/V=t/s。对于Z我们可以引入物理概念,由于Z等于速度的倒数,我们可以叫度速。那么度速的单位就是“秒每米”,符号是s/m.度速跟速度一样,不但有大小,而且有方向,是矢量。度速的大小在数值上等于单位空间内时间的长短,度速的方向跟运动的方向相同。例如在上面‘ 比如在百米竞赛中,运动员甲用10s跑完全程,运动员乙用11s跑完全程,甲用的时间短,跑得快。’
相关名言
速度就造就了成功,没有速度就没有成功[1]。 ——莎士比亚
机器人在工作强度、运算速度和记忆功能方面可以超越人类,但在意识、推理等方面不可能超越人类。——周海中
延缓速度就是落后,而落后者是要挨打的。 ——斯大林