Sebesség

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

A sebesség egy pontszerű test (vagy egy kiterjedt test egyik pontja) egy kitüntetett ponthoz viszonyított mozgásának jellemzésére szolgáló fizikai mennyiség. Szokásos jelölése: v, a latin velocitas alapján.

Meghatározása[szerkesztés]

Egyenletes mozgás esetén, vagyis ha a test egyenlő időközök alatt egyenlő utakat tesz meg, akkor a test sebességének nagysága a Δt időköz alatt megtett Δs útnak és a Δt időköznek a hányadosa:

Pontosabb, általánosabb meghatározást kapunk (ami nem pusztán egyenletes mozgás esetén igaz), ha a Δt időközöket egyre jobban kicsinyítjük, 0-hoz tartatjuk:

.

Az s = s(t) és a v = v(t) alakok jelzik, hogy mind a test mozgása közben megtett út, mind a sebessége pillanatról pillanatra változhat, a t függvénye. Ennek a függvénynek az adott pillanatban vett értékét nevezzük pillanatnyi sebességnek. Ez, a fenti képlet alapján, az út-idő függvény deriváltja.

A sebesség dimenziója tehát út per idő, egysége lehet pl. cm/s, m/s, km/h stb. Az SI mértékegységrendszerben méter per szekundum. Minthogy a sebesség koherens az SI mértékegységrendszerben, dimenziójának együtthatója egy:

, elhagyva a nulla kitevőjű tagokat (amelyektől a sebesség nem függ) és az együtthatót, hiszen az eggyel való szorzást nem jelöljük:

Sebességvektor[szerkesztés]

A sebességnek nemcsak nagysága van, hanem iránya is, vagyis a sebesség vektormennyiség.

Ezt a sebességfogalom általános értelmezése nyújtja. Ehhez abból indulunk ki, hogy a test tetszőleges mozgását a térben - mint a t idő függvényét - az s = s(t) helyvektor írja le. Az előző szakaszban látott levezetést alkalmazhatjuk az s helyvektor összes térbeli komponensére:

ahol , és a koordinátarendszert kifeszítő vektorok.

Így megkapjuk a v sebességvektor összes térbeli komponensét. Az eredőül kapott v sebességvektor t' időpontban érvényes komponenseinek nagyságát az s út térbeli komponenseinek az idő szerinti differenciálhányadosai adják, a t = t' behelyettesítésével. A v irányát pedig e komponensek eredője mutatja, amely egyben a test mozgási pályájának a t' időpontbeli érintőjének iránya is.

Egyéb kinematikai sebességfogalmak[szerkesztés]

  • Alakváltozási sebesség: a reológiában, illetve a deformálható testek szilárdságtanában a relatív alakváltozás idő szerint vett derviáltja
Hasonlóképpen ahol a relatív térfogatváltozás idő szerint vett deriváltjával számolunk (kompressziósebesség). A relatív térfogatváltozás értelmezése:
  • fázissebesség: a hullámmozgást jellemző hullámhossz és frekvencia aránya. Ezzel a sebességgel haladnak a hullám azonos fázisú pontjai
  • fénysebesség: az elektromágneses hullámok terjedési sebessége
  • hangsebesség: a hang terjedési sebessége, időegység alatt megtett útja abban a közegben, amelyben terjed
  • kozmikus sebesség természetes és mesterséges égitestek pályájának leírásában fontos kritikus sebességek összefoglaló neve.
első kozmikus sebesség vagy körsebesség (a test a Föld kísérője lesz)
második kozmikus sebesség vagy szökési sebesség (a test a Földet elhagyja)
harmadik kozmikus sebesség (a test a Naprendszert elhagyja)
negyedik kozmikus sebesség (a test a Tejútrendszert elhagyja)
  • szögsebesség: tömegpont körmozgását, vagy merev test tengely körüli forgását jellemző mennyiség, az egységnyi idő alatt bekövetkező szögelfordulás. Mértékegysége: 1/s.

Nem kinematikai sebességfogalmak[szerkesztés]

A mozgó test állapota jellemzésére használt sebességfogalom mintájára használnak más típusú sebességfogalmakat is. Ez lehetőséget ad a sebességfogalom általánosítására is. Eszerint bármilyen mennyiség időbeli változását jellemző mennyiséget sebességnek nevezzük. Például:

  • adatátviteli sebesség: egy átviteli csatornán egységnyi idő alatt átvihető jelek száma, mértékegysége a baud vagy a bit/s
  • égési sebesség: gáz és levegő keverékében az égés (lángfront) terjedésének a sebessége
  • reakciósebesség: a kémiai reakciók időbeli lejátszódásával kapcsolatos reakciókinetikai fogalom. A reakciósebességet (v) a koncentrációk időegység alatti megváltozása, idő (t) szerinti differenciálhányadosa adja meg, amely a reaktánsok vagy a termékek koncentrációival képezhető
  • bármely fizikai mennyiségnek az idő függvényében történő megváltozása sebesség-jellegű fogalom: ilyen például a felmelegedés, vagy lehűlés sebességének mérésére a K/s (Kelvin per szekundum)

Források[szerkesztés]

  • Természettudományi lexikon V. (O–S). Főszerk. Erdey-Grúz Tibor. Budapest: Akadémiai. 1968. 638–641. o.

Kapcsolódó szócikkek[szerkesztés]

Wikiszótár
Nézd meg a sebesség címszót a Wikiszótárban!