RýchlosťRýchlosť

Pod rýchlosťou bežne rozumieme dráhu ubehnutú za jednotku času. Presnejšia definícia hovorí, že ide o podiel ubehnutej dráhy a príslušného časového intervalu :  Ds /Dt . Preto sa rýchlosť meria v jednotkách  m/s, alebo km/h . Podielom vp = Ds /Dt  určujeme priemernú rýchlosť (napríklad  vlak z Trnavy do Žiliny, keď do vzorca dosadzujeme vzdialenosť miest a cestovnú dobu, počas ktorej vlak  sa pohyboval rôznou rýchlosťou). V rôznych technických a fyzikálnych aplikáciách je však potrebné poznať rýchlosť v danom okamihu. Okrem toho takouto definíciou by sme nezohľadnili vektorovú povahu rýchlosti. Preto sa rýchlosť zavádza ako derivácia polohového vektora podľa času, čiže ako limita podielu :
 
        (2.1.2.1)
 
V čitateli zlomku je rozdiel polohových vektorov vyjadrujúcich polohu pohybujúcej sa častice v okamihoch  t1  a  t2 (obr. 2.1.2.1).  Rozdiel vektorov  r2r1 určuje smer vektora rýchlosti. V limite, keď sa okamihy t1  a  t2  vzájomne približujú, budú sa k sebe približovať koncové body vektorov  r2  a  r1 , a vektor r2r1  sa bude približovať k dotyčnici čiary, po ktorej sa častica pohybuje. Tento rozdiel podľa definície ešte násobíme skalárom 1/(t2 - t1), ktorý už nezmení smer  vektora r2r1 , len jeho veľkosť. Preto definícia podľa vzorca  (2.1.2.1) určuje veľkosť, tak smer vektora  rýchlosti.
 
 
Polohový vektor má tri zložky, r(t) = x(t) i  +  y(t) j  + y(t) j , takže jeho deriváciu možno vyjadriť ako súčet derivácií jeho zložiek:
 
(2.1.2.2)
 
S vektormi  i ,  j , k pri derivovaní počítame ako s konštantami, lebo v našej súradnicovej sústave sa nemenia. Z posledného vzorca vidno, že
 
(2.1.2.3)
 
Pre veľkosť vektora rýchlosti platí vzťah:
                                
(2.1.2.4)
 
Treba si ešte pripomenúť, že vektor rýchlosti možno vyjadriť aj ako skalárny násobok jednotkového vektora  t ,  teda ako  vvt.
 
 

Kontrolné otázky

  1. Definujte priemernú rýchlosť.
  2. Definujte okamžitú  rýchlosť hmotného bodu.
  3. Vyjadrite vektor  rýchlosti v zložkovom tvare.
  4. Vyjadrite vektor rýchlosti v ako súčet priemetov vektora v  do jednotlivých osí karteziánskej súradnicovej sústavy.
  5. Napíšte vzťah pre veľkosť  vektora  rýchlosti.
  6. Aký smer má vektor rýchlosti?