Ātrums ir ātruma mērīšana, ar kādu objekts maina savu pozīciju. Lai gan to bieži sajauc ar ātrumu, šim mērījumam ir nepieciešams virziens, kādā objekts pārvietojas. Ir daudz dažādu ātruma mērījumu veidu, ieskaitot vidējo, momentāno, paātrinājuma, radiālo un leņķisko. Tas ir fizikas pamatjēdziens, un tam ir daudz pielietojumu ikdienas dzīvē.
Ātrums pret ātrumu
Termini ātrums un ātrums bieži tiek sajaukti, un dažās situācijās tie tiek lietoti kā sinonīmi. Tomēr tas ir tehniski nepareizi, jo ātrums ņem vērā objekta nobīdi, tas ir, attālumu starp sākuma un beigu punktu, bet ātrumu ne. Ja tiek iekļauts tikai nobrauktais attālums un laiks, tiek mērīts ātrums.
Ātrums ir skalārs lielums, kas nozīmē, ka tas ir vienkāršs kaut kā daudzums; tas ietver tikai to, cik ātri kaut kas pārvietojas. Zinātniskā izteiksmē ātrumu bieži mēra metros sekundē, lai gan citos lietojumos gan vienības, gan laiks atšķiras; piemēram, automašīna, kas pārvietojas ar ātrumu 60 jūdzes stundā (jūdzes stundā) vai 96.5 kilometri stundā (kph), pārvietojas ar noteiktu ātrumu. Nepieciešams tikai kustības ātrums — cik tālu objekts pārvietojas noteiktā laika periodā. Šī ir ātruma formula:
Ātrums = attālums / laiks
Ātrums ir vektora lielums, tāpēc tas ietver ne tikai daudzumu, bet arī to, kā tas pārvietojas telpā – virzienu. Virzienu nosaka nobīde, kas ir attālums starp vietu, kur objekts sākās un kur tas apstājās. Tas ne vienmēr ir vienāds ar nobraukto attālumu; ja punkts A un punkts B atrodas 2 km attālumā viens no otra, bet cilvēks noiet 3.5 km taku, lai nokļūtu no A līdz B, pārvietojums joprojām ir 2 km. Aprakstot šo mērījumu, ir jāiekļauj virziens no punkta A uz B, piemēram, “1.4 metri sekundē, ziemeļi”.
Šī ir ātruma formula:
Ātrums = pārvietojums / laiks
Tā kā ātrums neņem vērā nobraukto attālumu, objekta vidējais ātrums un tā vidējais ātrums var ļoti atšķirties. Ja cilvēks 3.5 minūtēs noiet 45 km garu ceļu no punkta A līdz punktam B, viņas vidējais ātrums ir 4.66 km/h. Ja pārvietojums starp A un B ir tikai 2 km uz ziemeļiem, tad viņas vidējais ātrums ir 2.66 km/h uz ziemeļiem.
Tūlītēja un pastāvīga
Ir divi pamata veidi, kā noteikt objekta ātrumu. Momentānais ātrums ir ātrums un virziens, kādā objekts pārvietojas jebkurā brīdī, savukārt nemainīgs (vai vidējais) ātrums ir tad, kad kaut kas laika gaitā pārvietojas ar tādu pašu ātrumu un virzienu. Piemēram, sievietes momentānais ātrums uz austrumiem jebkurā brīdī var būt 1.4 m/s, kad viņa iet šajā virzienā. Lai tas būtu nemainīgs ātrums, viņai kādu laiku jāturpina staigāt šajā virzienā šādā tempā. Ja viņa maina virzienu vai iet pa apļveida ceļu, kas viņu aizved atpakaļ uz sākuma punktu, viņai nav nemainīga ātruma, jo viņa nepārvietojas tajā pašā virzienā ar tādu pašu ātrumu.
paātrinājums
Termins “paātrinājums” tiek izmantots, lai izskaidrotu, kā objekts laika gaitā maina savu ātrumu. Vienkārši izsakoties, objekts paātrina vai palēninās, bet, tā kā tas ir vektora lielums, ir jāiekļauj arī virziens. Objekts, kas maina virzienu pat nemainīgā ātrumā, maina arī savu paātrinājumu. Tā kā ātrumu mēra attālumā laika gaitā, piemēram, m/s, paātrinājumu mēra attālumā laika gaitā vai m/s2.
Fizikā pozitīvais (+) un negatīvais (-) parasti norāda virzienu, nevis ātrumu; tādēļ, ja kaut kam ir negatīvs paātrinājums, tas ne vienmēr palēninās, tas virzās noteiktā virzienā. Pozitīvais parasti ir pa labi vai uz augšu, bet negatīvs ir pa kreisi vai uz leju.
Leņķiskais ātrums
Kad objekts virzās uz savu sākuma punktu vai prom no tā, tiek uzskatīts, ka tam ir radiāls vai lineārs ātrums. Leņķiskais ātrums ir tad, kad objekts apļveida kustībā griežas ap centra punktu. Tāpat kā citus veidus, to mēra pēc tā, cik tālu objekts ir nobraucis laika gaitā. Tā kā objekts pārvietojas pa apļveida ceļu, leņķisko attālumu var izmērīt radiānos, grādos vai apgriezienos. Lai gan objekts, kas pārvietojas pa apli, var atgriezties sākuma punktā, tam ir virziens – pulksteņrādītāja virzienā (negatīvs) vai pretēji pulksteņrādītāja virzienam (pozitīvs).