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La vitesse est définie comme une mesure vectorielle de la vitesse et de la direction du mouvement. En termes simples, la vitesse est la vitesse à laquelle une chose se déplace dans une direction. La vitesse d’une voiture se déplaçant vers le nord sur une grande autoroute et la vitesse de lancement d’une fusée dans l’espace peuvent toutes deux être mesurées à l’aide de la vitesse.
Comme vous l’avez peut-être deviné, la grandeur scalaire (en valeur absolue) du vecteur vitesse est la vitesse du mouvement. En termes de calcul, la vitesse est la première dérivée de la position par rapport au temps. Vous pouvez calculer la vitesse en utilisant une formule simple qui inclut la vitesse, la distance et le temps.
Formule de vitesse
Cette formule est la méthode la plus courante pour calculer la vitesse constante d’un objet se déplaçant en ligne droite :
r = d / t
- r est le taux ou la vitesse (parfois désigné par v pour la vitesse)
- d est la distance parcourue
- t est le temps nécessaire pour achever le mouvement
Unités de vitesse
Les unités SI (internationales) pour la vitesse sont le m/s (mètres par seconde), mais la vitesse peut également être exprimée en toute unité de distance par temps. Les autres unités comprennent les miles par heure (mph), les kilomètres par heure (kph) et les kilomètres par seconde (km/s).
Vitesse, vélocité et accélération
La vitesse, la vitesse et l’accélération sont toutes liées les unes aux autres, bien qu’elles représentent des mesures différentes. Veillez à ne pas confondre ces valeurs entre elles.
- Vitesseest, selon sa définition technique, une quantité scalaire qui indique la vitesse de déplacement de la distance par rapport au temps. Ses unités sont la longueur et le temps. En d’autres termes, la vitesse est une mesure de la distance parcourue pendant un certain temps. La vitesse est souvent décrite simplement comme la distance parcourue par unité de temps. C’est la vitesse à laquelle un objet se déplace.
- Vélocité est une quantité vectorielle qui indique le déplacement, le temps et la direction. Contrairement à la vitesse, la vitesse mesure le déplacement, une quantité vectorielle indiquant la différence entre la position finale et initiale d’un objet. La vitesse mesure la distance, une quantité scalaire qui mesure la longueur totale de la trajectoire d’un objet.
- Accélération est définie comme une quantité vectorielle qui indique le taux de changement de la vitesse. Elle a des dimensions de longueur et de temps dans le temps. L’accélération est souvent appelée « accélération », mais elle mesure réellement les changements de vitesse. L’accélération peut être ressentie chaque jour dans un véhicule. Vous appuyez sur l’accélérateur et la voiture accélère, ce qui augmente sa vitesse.
L’importance de la vitesse
La vitesse mesure le mouvement qui commence à un endroit et se dirige vers un autre endroit. Les applications pratiques de la vitesse sont infinies, mais l’une des raisons les plus courantes de mesurer la vitesse est de déterminer à quelle vitesse vous (ou tout ce qui est en mouvement) arriverez à une destination à partir d’un endroit donné.
Velocity permet de créer des horaires de voyage, un type de problème de physique commun attribué aux élèves. Par exemple, si un train quitte Penn Station à New York à 14 heures et que vous connaissez la vitesse à laquelle il se déplace vers le nord, vous pouvez prévoir quand il arrivera à South Station à Boston.
Exemple de problème de vitesse
Pour comprendre la vitesse, regardez un exemple de problème : un étudiant en physique fait tomber un œuf d’un bâtiment extrêmement haut. Quelle est la vitesse de l’œuf après 2,60 secondes ?
La partie la plus difficile à résoudre pour la vitesse dans un problème de physique tel que celui-ci est de sélectionner la bonne équation et de brancher les bonnes variables. Dans ce cas, deux équations doivent être utilisées pour résoudre le problème : une pour trouver la hauteur du bâtiment ou la distance parcourue par l’œuf et une pour trouver la vitesse finale.
Commencez par l’équation de distance suivante pour savoir quelle était la hauteur du bâtiment :
d = vI*t + 0,5*a*t2
où d est la distance, vI est la vitesse initiale, t est le temps et a est l’accélération (qui représente la gravité, dans ce cas, à -9,8 m/s/s). Branchez vos variables et vous obtenez :
d = (0 m/s)*(2,60 s) + 0,5*(-9,8 m/s2)(2,60 s)2d = -33,1 m (le signe négatif indique la direction vers le bas)
Ensuite, vous pouvez entrer cette valeur de distance pour résoudre la vitesse en utilisant l’équation de vitesse finale :
vf = vi + a*t
où vf est la vitesse finale, vi est la vitesse initiale, a est l’accélération et t est le temps. Vous devez résoudre la vitesse finale parce que l’objet a accéléré en descendant. Comme l’œuf est tombé et n’a pas été projeté, la vitesse initiale était de 0 (m/s).
vf = 0 + (-9,8 m/s2)(2,60 s)vf = -25,5 m/s
Ainsi, la vitesse de l’œuf après 2,60 secondes est de -25,5 mètres par seconde. La vitesse est généralement exprimée en valeur absolue (seulement positive), mais n’oubliez pas qu’il s’agit d’une quantité vectorielle et qu’elle a une direction aussi bien qu’une magnitude. Habituellement, le déplacement vers le haut est indiqué par un signe positif et vers le bas par un signe négatif, il suffit de faire attention à l’accélération de l’objet (négatif = ralentissement et positif = accélération).
