ความเร็ว (Velocity)

ความเร็ว (Velocity)
ความเร็ว หมายถึงอัตราส่วนของการเคลื่อนที่ ว่า
วัตถุที่กำลังเคลื่อนที่อยู่วัตถุหนึ่ง
จะเคลื่อนที่ไปได้ระยะทางเท่าไหร่ในเวลาหนึ่งหน่วย
ในทางฟิสิกส์ ความเร็ว คืออัตราการเปลี่ยนแปลงของตำแหน่งต่อหน่วยเวลา
มีหน่วยเป็นเมตรต่อวินาที (m/s) ในหน่วยเอสไอ
ความเร็วเป็นปริมาณเวกเตอร์ซึ่งประกอบด้วยอัตราเร็วและทิศทาง
ขนาดของความเร็วคืออัตราเร็วซึ่งเป็นปริมาณสเกลาร์ ตัวอย่างเช่น "5
เมตรต่อวินาที" เป็นอัตราเร็ว ในขณะที่ "5 เมตรต่อวินาทีไปทางทิศตะวันออก"
เป็นความเร็ว ความเร็วเฉลี่ย v
ของวัตถุที่เคลื่อนที่ไปด้วยการกระจัดขนาดหนึ่ง ∆x ในช่วงเวลาหนึ่ง ∆t
สามารถอธิบายได้ด้วยสูตรนี้
\mathbf{\bar{v}} = \frac{\Delta \mathbf{x}}{\Delta t}
อัตราการเปลี่ยนแปลงของความเร็วคือความเร่ง
คือการอธิบายว่าอัตราเร็วและทิศทางของวัตถุเปลี่ยนไปอย่างไรในช่วงเวลาหนึ่ง
และเปลี่ยนไปอย่างไร ณ เวลาหนึ่ง
    สมการการเคลื่อนที่
เวกเตอร์ความเร็วขณะหนึ่ง v ของวัตถุที่มีตำแหน่ง x (t) ณ เวลา t
และตำแหน่ง x (t + ∆t) ณ เวลา t + ∆t สามารถคำนวณได้จากอนุพันธ์ของตำแหน่ง
\mathbf{v} = \lim_{\Delta t \to 0}{{\mathbf{x}(t+\Delta t)-\mathbf{x}(t)} \over \Delta t} = {\mathrm{d}\mathbf{x} \over \mathrm{d}t}
 สมการของความเร็วของวัตถุยังสามารถหาได้จากปริพันธ์ของสมการของความเร่ง ที่วัตถุเคลื่อนที่ตั้งแต่เวลา t0 ไปยังเวลา tn

วัตถุที่มีความเร็วเริ่มต้นเป็น u มีความเร็วสุดท้ายเป็น v และมีความเร่งคงตัว a ในช่วงเวลาหนึ่ง ∆t ความเร็วสุดท้ายหาได้จาก

\mathbf{v} = \mathbf{u} + \mathbf{a} \Delta t

ความเร็วเฉลี่ยอันเกิดจากความความเร่งคงตัวจึงเป็น \tfrac {(\mathbf{u} + \mathbf{v})}{2} ตำแหน่ง x ที่เปลี่ยนไปของวัตถุดังกล่าวในช่วงเวลานั้นหาได้จาก

\Delta \mathbf{x} = \frac {( \mathbf{u} + \mathbf{v} )}{2} \Delta t

กรณีที่ทราบเพียงความเร็วเริ่มต้นของวัตถุเพียงอย่างเดียว คำนวณได้ดังนี้

\Delta \mathbf{x} = \mathbf{u} \Delta t + \frac{1}{2}\mathbf{a} \Delta t^2

และเมื่อต้องการหาตำแหน่ง ณ เวลา t ใด ๆ ก็สามารถขยายนิพจน์ได้ดังนี้

\mathbf{x}(t) = \mathbf{x}(0) + \Delta \mathbf{x} = \mathbf{x}(0) + \mathbf{u} \Delta t  + \frac{1}{2}\mathbf{a} \Delta t^2
 ความเร่ง

ความเร่งคืออัตราส่วนการเปลี่ยนแปลงความเร็วในระยะเวลาหนึ่ง มีหน่วยเป็น
m /s ^ 2 เกิดจากการเคลื่อนที่ที่มีแรงกระทำระหว่างเคลื่อนที่ เช่น
ถ้าเราดีดเหรียญขึ้นไปข้างบน
ความเร็วของเหรียญจะค่อยๆลดลงจนค้างอยู่กลางอากาศช่วงวูบหนึ่ง
แล้วตกกลับลงมาโดยที่ความเร็วค่อยๆเพิ่มจากช้าจนเร็วมากจนกระทั่งถึงพื้น

ปรากฏการณ์นี้เกิดจากแรงดึงดูดของโลก สร้างความเร่งขึ้นมาในทิศลง( G
= -9.8 m /s ^2) วัตถุที่พุ่งขึ้นจะค่อยๆเปลี่ยนความเร็วลดลง
แล้ววัตถุที่พุ่งลงจะเปลี่ยนแปลงความเร็วให้มากขึ้น

ในโลกจริง การเคลื่อนที่มักจะมีความเร่งเสมอ เช่น
ของที่ไถลไปกับพื้นจะค่อยๆช้าลง
เพราะมีความเร่งในทางตรงข้ามกับการเคลื่อนที่ ซึ่งเกิดจากแรงเสียดทาน(Draq)
ถ้าเตะลูกบอลออกไปมันก็จะค่อยๆช้าลงเพราะมีแรงเสียดทานกับอากาศ
ถ้าออกแรงดันกล่องด้วยความแรงเท่าเดิม กล่องจะค่อยๆเร็วขึ้น
จรวดหรือเครื่องบินจะค่อยๆมีความเร็วเพิ่มขึ้นจนกระทั่งเร็วกว่าเสียง
รถมีความเร็วช้าลงจากการเบรค เป็นต้น

ความเร่งจะคิดเป็นอัตราส่วนต่อวินาที เช่น

รถคันหนึ่ง วิ่งด้วยความเร็ว 10 เมตรต่อวินาที ในอีก 5 วินาทีถัดมา ก็กลายเป็นวิ่งด้วยความเร็ว 60 เมตรต่อวินาที
ก็คือเปลี่ยนแปลงความเร็วไป 50 เมตรต่อวินาที ภายใน 5 วินาที หรือก็คือ 10 เมตรต่อวินาที ภายใน 1 วินาที
ซึ่งหน่วยของความเร่งคือ เมตรต่อวินาทีกำลังสอง รถคันดังกล่าวจึงมีความเร่งเท่ากับ 10 m / s ^ 2

แหล่งอ้างอิง : http://wiki.thaigamedevx.com/index.php?title=Velocity

แหล่งอ้างอิงรูปภาพ : http://natui.com.au/2010/page/?mode=content-detail&catid=&id=1960