หัวข้อนี้จะมีประโยชน์ไม่เฉพาะกับนักเรียนมัธยมปลายเท่านั้น แต่สำหรับผู้ใหญ่ด้วย นอกจากนี้ บทความนี้จะเป็นที่สนใจของผู้ปกครองที่ต้องการอธิบายเรื่องง่ายๆ จากวิทยาศาสตร์ธรรมชาติให้บุตรหลานฟัง หัวข้อที่สำคัญมากคือความเร็วในวิชาฟิสิกส์
บ่อยครั้งที่นักเรียนไม่ทราบวิธีแก้ปัญหา แยกแยะระหว่างประเภทความเร็วที่มีอยู่ และยากกว่าที่จะเข้าใจคำจำกัดความทางวิทยาศาสตร์ ที่นี่เราจะพิจารณาทุกอย่างในภาษาที่เข้าถึงได้ง่ายขึ้น เพื่อให้ทุกอย่างไม่เพียงชัดเจน แต่ยังน่าสนใจอีกด้วย แต่คุณยังจำบางสิ่งได้ เนื่องจากวิทยาศาสตร์เทคนิค (ฟิสิกส์และคณิตศาสตร์) ต้องการการท่องจำสูตร หน่วยวัด และแน่นอน ความหมายของสัญลักษณ์ในแต่ละสูตร
เจอกันที่ไหน
เริ่มต้นด้วย จำไว้ว่าหัวข้อนี้หมายถึงส่วนต่างๆ ของฟิสิกส์ เช่น กลศาสตร์ ส่วนย่อย "Kinematics" นอกจากนี้การศึกษาความเร็วยังไม่สิ้นสุดที่นี่ แต่จะอยู่ในหัวข้อต่อไปนี้:
- เลนส์,
- ความผันผวนและคลื่น
- อุณหพลศาสตร์,
- ฟิสิกส์ควอนตัม และอื่นๆ
นอกจากนี้ แนวคิดของความเร็วยังพบได้ในเคมี ชีววิทยา ภูมิศาสตร์ วิทยาการคอมพิวเตอร์ ในทางฟิสิกส์ หัวข้อ "ความเร็ว" มักพบและศึกษามากที่สุดเจาะลึก
นอกจากนี้ เราทุกคนใช้คำนี้ในชีวิตประจำวัน โดยเฉพาะในหมู่ผู้ขับขี่รถยนต์ ผู้ขับขี่ยานพาหนะ แม้แต่พ่อครัวที่มีประสบการณ์บางครั้งก็ใช้วลีเช่น "ตีไข่ขาวด้วยเครื่องผสมด้วยความเร็วปานกลาง"
ความเร็วคืออะไร
ความเร็วในฟิสิกส์คือปริมาณจลนศาสตร์ หมายถึงระยะทางที่ร่างกายเดินทางในช่วงระยะเวลาหนึ่ง สมมติว่ามีชายหนุ่มย้ายจากบ้านไปที่ร้านค้า ซึ่งครอบคลุมพื้นที่สองร้อยเมตรในหนึ่งนาที ตรงกันข้าม ยายแก่ของเขาจะผ่านเส้นทางเดียวกันภายในหกนาทีด้วยก้าวเล็กๆ นั่นคือ ผู้ชายคนนั้นเคลื่อนไหวเร็วกว่าญาติผู้สูงอายุของเขามาก ในขณะที่เขาพัฒนาความเร็วได้มากกว่านั้นมาก โดยก้าวยาวอย่างรวดเร็วมาก
ควรพูดแบบเดียวกันสำหรับรถยนต์: รถคันหนึ่งวิ่งเร็วกว่าและอีกคันช้าลงเพราะความเร็วต่างกัน ต่อไปเราจะดูตัวอย่างมากมายที่เกี่ยวข้องกับแนวคิดนี้
สูตร
ในบทเรียนที่โรงเรียน จำเป็นต้องพิจารณาสูตรความเร็วในวิชาฟิสิกส์เพื่อให้สะดวกในการแก้ปัญหา
- V คือ ความเร็วในการเคลื่อนที่ตามลำดับ
- S คือระยะทางที่ร่างกายปกคลุมเมื่อเคลื่อนที่จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งในอวกาศ
- t – เวลาเดินทาง
คุณควรจำสูตรนี้ไว้เพราะจะมีประโยชน์ในอนาคตเมื่อแก้ปัญหาได้มากมายและไม่เพียงเท่านั้น ตัวอย่างเช่น คุณอาจสงสัยว่าทำอย่างไรความเร็วจากที่บ้านไปที่ทำงานหรือสถานศึกษา แต่คุณสามารถค้นหาระยะทางล่วงหน้าได้โดยใช้แผนที่บนสมาร์ทโฟนหรือคอมพิวเตอร์ของคุณ หรือใช้เวอร์ชันกระดาษ รู้มาตราส่วนและมีไม้บรรทัดอยู่กับคุณ ถัดไป คุณต้องจดเวลาก่อนที่จะเริ่มเคลื่อนไหว เมื่อคุณไปถึงที่หมายแล้ว ดูว่าต้องใช้เวลากี่นาทีหรือชั่วโมงกว่าจะผ่านไปโดยไม่หยุด
มันวัดจากอะไร
ความเร็วมักวัดเป็นหน่วย SI ด้านล่างนี้ไม่ได้เป็นเพียงหน่วยเท่านั้น แต่ยังเป็นตัวอย่างของตำแหน่งที่ใช้:
- km/h (กิโลเมตรต่อชั่วโมง) - ขนส่ง;
- m/s (เมตรต่อวินาที) - ลม;
- km/s (กิโลเมตรต่อวินาที) – วัตถุอวกาศ จรวด
- mm/h (มิลลิเมตรต่อชั่วโมง) - ของเหลว
เรามาดูกันก่อนว่าแท่งเศษส่วนมาจากไหน และทำไมหน่วยวัดถึงเป็นอย่างนั้น ให้ความสนใจกับสูตรฟิสิกส์สำหรับความเร็ว คุณเห็นอะไร? ตัวเศษคือ S (ระยะทาง, เส้นทาง) ระยะทางวัดได้อย่างไร? เป็นกิโลเมตร เมตร มิลลิเมตร ในตัวส่วนตามลำดับ t (เวลา) - ชั่วโมง, นาที, วินาที ดังนั้นหน่วยของการวัดปริมาณจึงเหมือนกับที่แสดงในตอนต้นของหัวข้อนี้ทุกประการ
มารวมการศึกษาสูตรความเร็วในวิชาฟิสิกส์กับคุณดังนี้ ร่างกายจะเอาชนะระยะทางไหนในช่วงเวลาที่กำหนด? ตัวอย่างเช่น คนเดิน 5 กิโลเมตรใน 1 ชั่วโมง รวม: ความเร็วของบุคคลคือ 5 กม./ชม.
ขึ้นกับอะไร
ครูมักจะถามนักเรียนว่า "อะไรเป็นตัวกำหนดความเร็ว" นักเรียนมักจะหลงทางและไม่รู้จะพูดอะไร อันที่จริงทุกอย่างมันมากอย่างง่าย. เพียงแค่ดูที่สูตรสำหรับคำใบ้ที่จะปรากฏขึ้น ความเร็วของร่างกายในฟิสิกส์ขึ้นอยู่กับเวลาของการเคลื่อนไหวและระยะทาง หากไม่ทราบพารามิเตอร์เหล่านี้อย่างน้อยหนึ่งรายการ จะไม่สามารถแก้ปัญหาได้ นอกจากนี้ คุณสามารถดูความเร็วประเภทอื่นๆ ได้ในตัวอย่าง ซึ่งจะกล่าวถึงในหัวข้อต่อไปนี้ของบทความนี้
ในงานจลนศาสตร์จำนวนมาก คุณต้องสร้างกราฟการพึ่งพา โดยที่แกน X คือเวลา และแกน Y คือระยะทาง เส้นทาง จากภาพดังกล่าว เราสามารถประเมินธรรมชาติของความเร็วในการเคลื่อนที่ได้อย่างง่ายดาย เป็นที่น่าสังเกตว่าในหลายอาชีพที่เกี่ยวข้องกับการขนส่ง เครื่องจักรไฟฟ้ามักใช้กราฟิก ตัวอย่างเช่น บนรถไฟ
วัดความเร็วถูกจังหวะ
มีอีกเรื่องที่ทำให้นักเรียนมัธยมต้นกลัว - ความเร็วชั่วพริบตา ในทางฟิสิกส์ แนวคิดนี้เกิดขึ้นจากการนิยามขนาดของความเร็วในช่วงเวลาหนึ่งๆ
มาดูตัวอย่างง่ายๆ กัน: คนขับกำลังขับรถไฟ ผู้ช่วยของเขากำลังดูความเร็วอยู่เป็นระยะๆ มีป้ายจำกัดความเร็วอยู่ไกลๆ คุณควรตรวจสอบความเร็วของรถไฟที่กำลังเคลื่อนที่ในขณะนี้ ผู้ช่วยคนขับรายงานเมื่อเวลา 16:00 น. ว่าความเร็ว 117 กม./ชม. นี่คือความเร็วทันทีที่บันทึกไว้เมื่อเวลา 16.00 น. สามนาทีต่อมา ความเร็วอยู่ที่ 98 กม./ชม. นี่คือความเร็วทันทีที่สัมพันธ์กับ 16 ชั่วโมง 03 นาที
เริ่มเคลื่อนไหว
ถ้าไม่มีความเร็วเริ่มต้น ฟิสิกส์ก็ไม่ได้แสดงถึงความเคลื่อนไหวใดๆ ของการขนส่งเทคโนโลยี. พารามิเตอร์นี้คืออะไร? นี่คือความเร็วที่วัตถุเริ่มเคลื่อนที่ สมมติว่ารถไม่สามารถเริ่มเคลื่อนที่ในทันทีด้วยความเร็ว 50 กม./ชม. เธอต้องเร่งความเร็ว เมื่อคนขับเหยียบคันเร่ง รถจะเริ่มเคลื่อนที่อย่างราบรื่น เช่น 5 กม./ชม. แรก จากนั้นค่อย ๆ 10 กม./ชม. 20 กม./ชม. เป็นต้น (5 กม./ชม. คือความเร็วเริ่มต้น)
แน่นอน คุณสามารถเริ่มต้นได้อย่างเฉียบคม เช่น นักวิ่ง-นักกีฬา เมื่อตีลูกเทนนิสด้วยแร็กเกต แต่ก็ยังมีความเร็วเริ่มต้นอยู่เสมอ ตามมาตรฐานของเรา มีเพียงดาว ดาวเคราะห์ และดาวเทียมในกาแล็กซี่ของเราเท่านั้นที่ไม่มี เนื่องจากเราไม่ทราบว่าการเคลื่อนไหวเริ่มขึ้นเมื่อใดและอย่างไร ท้ายที่สุด วัตถุในอวกาศไม่สามารถหยุดได้ จนกว่าจะตาย พวกมันเคลื่อนไหวตลอดเวลา
ความเร็วเท่ากัน
ความเร็วในฟิสิกส์คือการรวมกันของปรากฏการณ์และลักษณะเฉพาะของแต่ละบุคคล นอกจากนี้ยังมีการเคลื่อนไหวที่สม่ำเสมอและไม่สม่ำเสมอ เส้นโค้งและเส้นตรง ยกตัวอย่าง คนคนหนึ่งเดินไปตามถนนเส้นตรงด้วยความเร็วเท่ากัน โดยเอาชนะระยะทาง 100 เมตรจากจุด A ไปจุด B
ด้านหนึ่งเรียกว่าความเร็วเป็นเส้นตรงและสม่ำเสมอ แต่ถ้าคุณติดเซ็นเซอร์ความเร็วและกำหนดเส้นทางที่แม่นยำมากกับบุคคล คุณจะเห็นว่ายังคงมีความแตกต่างอยู่ ความเร็วไม่สม่ำเสมอคือเมื่อความเร็วเปลี่ยนแปลงอย่างสม่ำเสมอหรือสม่ำเสมอ
ในชีวิตประจำวันและเทคโนโลยี
ความเร็วของการเคลื่อนที่ในฟิสิกส์มีอยู่ทุกที่ แม้แต่จุลินทรีย์ก็เคลื่อนไหว ให้และด้วยความเร็วที่ช้ามาก เป็นที่น่าสังเกตว่ามีการหมุนซึ่งมีความเร็วเช่นกัน แต่มีหน่วยวัด - รอบต่อนาที (รอบต่อนาที) ตัวอย่างเช่น ความเร็วในการหมุนของถังซักในเครื่องซักผ้า หน่วยวัดนี้ใช้ทุกที่ที่มีกลไกและเครื่องจักร (เครื่องยนต์ มอเตอร์)
ในภูมิศาสตร์และเคมี
น้ำยังมีความเร็วเคลื่อนที่ ฟิสิกส์เป็นเพียงวิทยาศาสตร์สาขาย่อยในด้านกระบวนการที่เกิดขึ้นในธรรมชาติ ตัวอย่างเช่น ความเร็วลม คลื่นในทะเล ทั้งหมดนี้วัดโดยพารามิเตอร์ทางกายภาพ ปริมาณ
แน่นอน พวกคุณหลายคนคงคุ้นเคยกับวลีที่ว่า "อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี" เฉพาะในวิชาเคมีเท่านั้นที่มีความหมายแตกต่างกัน เพราะมันหมายถึงระยะเวลาที่กระบวนการนี้หรือกระบวนการนั้นจะเกิดขึ้น ตัวอย่างเช่น โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตจะละลายเร็วขึ้นในน้ำถ้าคุณเขย่าขวด
ความเร็วล่องหน
มีปรากฏการณ์ที่มองไม่เห็น ตัวอย่างเช่น เราไม่สามารถเห็นว่าอนุภาคของแสง การแผ่รังสีต่างๆ เคลื่อนที่อย่างไร เสียงแพร่กระจายอย่างไร แต่ถ้าไม่มีการเคลื่อนที่ของอนุภาค ก็จะไม่มีปรากฏการณ์เหล่านี้เกิดขึ้นในธรรมชาติ
สารสนเทศ
คนทันสมัยเกือบทุกคนต้องเผชิญกับแนวคิดเรื่อง "ความเร็ว" ขณะทำงานบนคอมพิวเตอร์:
- ความเร็วอินเทอร์เน็ต
- ความเร็วในการโหลดหน้า;
- ความเร็วในการโหลด CPU และอื่นๆ
ฟิสิกส์มีตัวอย่างมากมายเกี่ยวกับความเร็วของการเคลื่อนที่
อ่านบทความอย่างถี่ถ้วนแล้วก็ได้ความคุ้นเคยกับแนวคิดความเร็วค้นหาว่ามันคืออะไร ให้เนื้อหานี้ช่วยคุณศึกษาส่วน "กลศาสตร์" ในเชิงลึก แสดงความสนใจในเนื้อหานี้ และเอาชนะความกลัวเมื่อตอบคำถามในบทเรียน เพราะความเร็วในฟิสิกส์เป็นแนวคิดทั่วไปที่จำง่าย