速度定义

在物理学中，速度被描述为运动方向和速度的矢量测量。更具体地说，物体位置相对于参考系和时间的变化率是表达速度的另一种方式。速度的定义就是物体移动的速度有多快。它决定了某物移动的快慢。考虑一个有两个移动元素的场景。如果两个元素都沿同一方向移动，则很容易确定哪个移动得更快。如果它们沿相反方向移动，则可能难以确定哪个物体更快。

这个概念可以让观众快速区分快慢。下面我们将详细阐述这个想法。

什么是速度？

物体的运动速度和方向由一个称为速度的矢量测量。因此，要根据这个定义计算速度，我们需要理解幅度和方向。例如，如果一个物体以每秒 5 米（m/s）的速度向西移动，那么它在该方向上的速度是 5 m/s。

速度单位

虽然 m/s（米/秒）是速度的 SI 单位，但它也可以用任何 d/t 单位（距离/时间）来表示。英里/小时 (mph)、千米/秒 (km/s) 和千米/小时 (KMPH) 是可用于表示速度的单位中的一些。

速度，包括初速度和末速度

初速度是物体开始移动的速度和方向。另一方面，末速度是同一个运动物体到达目的地时的速度（连同方向）。

如何计算初速度？

物体的初速度 (vi) 是其在因加速度而改变之前的速度。因此，可以使用以下公式计算：

其中 vi = 初速度 (m/s) 和 vf = 末速度

末速度 = vf (m/s)

(m/s²) = a = 加速度

t 是加速度持续时间，以秒 (s) 为单位。

如何确定末速度？

物体最终速度的公式是： v = u + at，其中，v = 末速度。它等于物体的初速度加上加速度乘以行驶距离。

u = 初速度 a = 加速度

t = 时间

根据该方程，您可以通过将初速度乘以由于某个力在特定时间段内引起的加速度来确定物体的最终速度。时间的变化由时间 (t) 前面的 delta ( ) 表示，可以表示为 tv - tu。这里显示的时间从 u 到 v 是 tv - tu。

速度与速率

速度和速率这两个词语有时会让大多数人感到困惑，因为它们都指某物移动的速度。然而，尽管存在一些概念上的相似之处，但这两个术语彼此之间存在着非常大的区别。速度和速率之间的主要区别在于，前者提供了物体运动速率的概念，而后者则另外指明了物体的运动方向。速度与位移相关，而速率与行驶距离相关。平均速度，即总行驶距离除以总时间，其值永远不大于或等于平均速率。原因在于，与行驶距离不同，位移永远不可能大于行驶距离。

速度的类型

恒定速度

当物体具有恒定速度时，其速度或方向不会改变。只有以恒定速度沿直线行驶的物体才能被认为是具有恒定速度的。以恒定速度移动的物体可以被认为是存在于太阳系外的星际空间，不受外部因素的影响。

可变速度

当物体的速度随时间不是恒定的，而是变化的，这就称为可变速度。这可能发生在许多情况下，例如当物体加速或减速时，或者当它以可变速度绕圆周运动时。物体位置相对于时间的变化率称为物理学中的速度。因此，如果物体的位置以不同于其速度的变化率变化，那么它的速度也会发生变化。速度矢量的幅度代表物体的速率，其方向代表物体的运动。

当汽车在弯曲的道路上行驶时，这是速度变化的例子。汽车不断改变方向，导致其在转弯时速度发生变化。就像向上抛出的物体一样，它开始时具有一定的速度，上升时减慢，最后在其轨迹的最高点停止。力学、空气动力学和机器人学等科学和工程的许多分支都依赖于对可变速度的理解。

瞬时速度

简单地说，就是物体在那个瞬时的速度。“瞬时速度的定义是‘运动物体在某个时间点上的速度’。如果速度是均匀的，则物体的瞬时速度可以与其默认速度相同。

计算方法与平均速度非常相似，但时间段更短。我们知道，在一段时间内的平均速度等于总位移除以总时间。当时间间隔趋近于零时，差值会减小。然而，最大位移与时间之比不为零，被称为瞬时速度。

终端速度

终端速度是指物体通过气体或液体自由下落的速度。等待降落伞打开的跳伞者通常会达到每小时约 150 英里（240 公里/小时）的最高速度。一团微小油滴的雾以极低的终端速度沉降，而雨滴则以慢得多的终端速度下落。被迫以超过其终端速度移动的物体，在释放后会减速到该恒定速度。从静止状态下落的物体会加速直到达到最终速度。

因此，当速度既不增加也不减小，并且加速度（或减速度）变为零时，物体就会达到其终端速度。从静止状态下落后，对于正在加速的物体，阻力会增加，直到达到最终速度，因此阻力大致与下落物体的速度成正比。在下落物体的最终速度下，阻力达到最大幅度。由于这两个力方向相反，因此物体没有净力，其速度是稳定的。

横向速度

物体在其运动或轨迹的垂直方向上的速度称为横向速度。它是物体速度中与该物体与观察者之间连线平行的部分。横向速度是一个在天文学中经常使用的术语，用于描述物体在天空中相对于背景恒星的移动方式。物体的角位移在预定时间内的变化以及其与观察者的距离可以用来计算横向速度。

角速度

物体绕固定轴旋转的速率由其角速度测量。由于它是物体与旋转轴之间角度随时间的变化，因此也称为角位移变化率。

角速度测量的最常见单位是每秒弧度 (rad/s) 和每秒度 (deg/s)。如果物体以恒定的角速度旋转，那么它在预定时间内的旋转角度与其角速度成正比。根据数学，角速度由以下公式确定：

ω = Δθ / Δt

其中 是角位移的变化， 是时间的变化，t 是角速度的变化。

角速度是物理学中的一个关键概念，用于描述那些以圆形运动的物体的运动，例如围绕太阳运行的行星、旋转的机器齿轮或旋转的陀螺。