Définition historiquedit

Le physicien italien Galileo Galilei est généralement crédité d’être le premier à mesurer la vitesse en considérant la distance parcourue et le temps nécessaire. Galileo a défini la vitesse comme la distance parcourue par unité de temps. Sous forme d’équation, c’est-à-dire

v = d t, {\displaystyle v = {\frac{d}{t}},}

où v {\displaystyle v}

est la vitesse, d {\displaystyle d}

est la distance, et t {\displaystyle t}

est le temps. Un cycliste qui parcourt 30 mètres en un temps de 2 secondes, par exemple, a une vitesse de 15 mètres par seconde. Les objets en mouvement ont souvent des variations de vitesse (une voiture peut circuler dans une rue à 50 km / h, ralentir à 0 km / h, puis atteindre 30 km / h).

Vitesse instantanéedit

La vitesse à un instant donné, ou supposée constante pendant une très courte période de temps, est appelée vitesse instantanée. En regardant un compteur de vitesse, on peut lire la vitesse instantanée d’une voiture à tout instant. Une voiture roulant à 50 km/h dure généralement moins d’une heure à vitesse constante, mais si elle roulait à cette vitesse pendant une heure complète, elle parcourrait 50 km. Si le véhicule continuait à cette vitesse pendant une demi-heure, il couvrirait la moitié de cette distance (25 km). Si elle ne durait qu’une minute, elle couvrirait environ 833 m.

En termes mathématiques, la vitesse instantanée v {\displaystyle v}

est définie comme l’amplitude de la vitesse instantanée v {\displaystyle{\boldsymbol{v}}}

, c’est-à-dire la dérivée de la position r {\displaystyle{\boldsymbol{r}}}

par rapport au temps: v =/ v | = / r / = / d r d t /. {\displaystyle v = \left/{\boldsymbol{v}}\right |= \left/{\dot{\boldsymbol{r}}}\right/=\left/{\frac{d{\boldsymbol{r}}}{dt}}\right/\,.}

Si s {\displaystyle s}

est la longueur du chemin (également connu sous le nom de distance) parcouru jusqu’au temps t {\displaystyle t}

, la vitesse est égale à la dérivée temporelle de s {\ displaystyle s}

: v = d s d t. {\displaystyle v= {\frac{ds}{dt}}.}

Dans le cas particulier où la vitesse est constante (c’est-à-dire une vitesse constante en ligne droite), cela peut être simplifié en v=s/t{\displaystyle v=s/t}

. La vitesse moyenne sur un intervalle de temps fini est la distance totale parcourue divisée par la durée.

Vitesse moyennedit

A la différence de la vitesse instantanée, la vitesse moyenne est définie comme la distance totale parcourue divisée par l’intervalle de temps. Par exemple, si une distance de 80 kilomètres est parcourue en 1 heure, la vitesse moyenne est de 80 kilomètres à l’heure. De même, si 320 kilomètres sont parcourus en 4 heures, la vitesse moyenne est également de 80 kilomètres à l’heure. Lorsqu’une distance en kilomètres (km) est divisée par un temps en heures (h), le résultat est en kilomètres par heure (km/h).

La vitesse moyenne ne décrit pas les variations de vitesse qui peuvent avoir eu lieu pendant des intervalles de temps plus courts (car c’est la distance parcourue entière divisée par le temps total du trajet), et la vitesse moyenne est donc souvent très différente d’une valeur de vitesse instantanée. Si la vitesse moyenne et le temps de déplacement sont connus, la distance parcourue peut être calculée en réarrangeant la définition à

d = v t. {\displaystyle d= {\boldsymbol{\bar{v}}} t\,.}

En utilisant cette équation pour une vitesse moyenne de 80 kilomètres à l’heure sur un trajet de 4 heures, la distance parcourue est de 320 kilomètres.

Exprimée en langage graphique, la pente d’une ligne tangente en tout point d’un graphe distance-temps est la vitesse instantanée en ce point, tandis que la pente d’une ligne d’accord du même graphe est la vitesse moyenne pendant l’intervalle de temps couvert par l’accord. Vitesse moyenne d’un objet isVav = s÷t

Différence entre vitesse et vélocitéEdit

La vitesse indique uniquement la vitesse à laquelle un objet se déplace, tandis que la vitesse décrit à la fois la vitesse et la direction dans laquelle l’objet se déplace. Si une voiture est censée rouler à 60 km / h, sa vitesse a été spécifiée. Cependant, si on dit que la voiture se déplace à 60 km / h vers le nord, sa vitesse est maintenant spécifiée.

La grande différence peut être discernée en considérant le mouvement autour d’un cercle. Lorsque quelque chose se déplace dans un chemin circulaire et revient à son point de départ, sa vitesse moyenne est nulle, mais sa vitesse moyenne est trouvée en divisant la circonférence du cercle par le temps nécessaire pour se déplacer autour du cercle. En effet, la vitesse moyenne est calculée en ne considérant que le déplacement entre les points de départ et d’arrivée, alors que la vitesse moyenne ne considère que la distance totale parcourue.

Vitesse tangentielledit

La vitesse linéaire est la distance parcourue par unité de temps, tandis que la vitesse tangentielle (ou vitesse tangentielle) est la vitesse linéaire de quelque chose se déplaçant le long d’un chemin circulaire. Un point sur le bord extérieur d’un manège ou d’une platine tourne-disque parcourt une plus grande distance en une rotation complète qu’un point plus proche du centre. Parcourir une plus grande distance en même temps signifie une vitesse plus grande, et la vitesse linéaire est donc plus grande sur le bord extérieur d’un objet en rotation qu’elle n’est plus proche de l’axe. Cette vitesse le long d’un trajet circulaire est appelée vitesse tangentielle car la direction du mouvement est tangente à la circonférence du cercle. Pour le mouvement circulaire, les termes vitesse linéaire et vitesse tangentielle sont utilisés de manière interchangeable, et les deux utilisent des unités de m / s, km / h et autres.

La vitesse de rotation (ou vitesse angulaire) implique le nombre de tours par unité de temps. Toutes les parties d’un manège rigide ou d’un plateau tournant tournent autour de l’axe de rotation dans le même laps de temps. Ainsi, toutes les pièces partagent le même taux de rotation, ou le même nombre de rotations ou de tours par unité de temps. Il est courant d’exprimer les vitesses de rotation en tours par minute (TR/min) ou en termes de nombre de « radians » tournés dans une unité de temps. Il y a un peu plus de 6 radians dans une rotation complète (2π radians exactement). Lorsqu’une direction est affectée à la vitesse de rotation, elle est appelée vitesse de rotation ou vitesse angulaire. La vitesse de rotation est un vecteur dont l’amplitude est la vitesse de rotation.

La vitesse tangentielle et la vitesse de rotation sont liées : plus les RPM sont élevés, plus la vitesse en mètres par seconde est grande. La vitesse tangentielle est directement proportionnelle à la vitesse de rotation à n’importe quelle distance fixe de l’axe de rotation. Cependant, la vitesse tangentielle, contrairement à la vitesse de rotation, dépend de la distance radiale (la distance par rapport à l’axe). Pour une plate-forme tournant avec une vitesse de rotation fixe, la vitesse tangentielle au centre est nulle. Vers le bord de la plate-forme, la vitesse tangentielle augmente proportionnellement à la distance de l’axe. Sous forme d’équation :

v ∝ r ω, {\displaystyle v\propto\!\, r\omega\,,}

où v est la vitesse tangentielle et ω (lettre grecque omega) est la vitesse de rotation. On se déplace plus vite si le taux de rotation augmente (une valeur plus grande pour ω), et on se déplace également plus vite si un mouvement s’éloigne de l’axe (une valeur plus grande pour r). Déplacez-vous deux fois plus loin de l’axe de rotation au centre et vous vous déplacez deux fois plus vite. Sortez trois fois plus loin et vous avez trois fois plus de vitesse tangentielle. Dans tout type de système rotatif, la vitesse tangentielle dépend de la distance que vous vous trouvez par rapport à l’axe de rotation.

Lorsque des unités appropriées sont utilisées pour la vitesse tangentielle v, la vitesse de rotation ω et la distance radiale r, la proportion directe de v par rapport à r et ω devient l’équation exacte

v = r ω. {\displaystyle v = r\omega\,.}