Bilis Calculator

Ang bilis ay ang bilis ng pagbabago ng posisyon ng isang bagay na may kinalaman sa oras, na sinusukat bilang displacement na hinati sa oras, na may parehong magnitude at direksyon. Ang velocity ay isang vector quantity sa classical mechanics, habang ang speed ay isang scalar quantity na nagtatala lamang ng magnitude.

Inilalarawan ng bilis ang 3 katangian ng paggalaw:

• Magnitude. Ang numeric na halaga ng bilis na ipinahayag sa metro bawat segundo (m/s), kilometro bawat oras (km/h), milya bawat oras (mph), o talampakan bawat segundo (ft/s).
• Direksyon. Ang bahagi ng vector na nakikilala ang tulin mula sa bilis at nagbibigay-daan sa mga positibo o negatibong palatandaan sa 1-dimensional na paggalaw.
• Frame ng sanggunian. Ang coordinate system na ginagamit para sa displacement, oras, at relativistic velocity na karagdagan sa mataas na enerhiya o astrophysics na mga konteksto.

Ang kahulugan ng bilis ay umaabot sa mga espesyal na anyo: angular velocity para sa rotational motion, linear velocity para sa straight-line motion, instantaneous velocity sa isang punto ng oras, average velocity over an interval, terminal velocity para sa free-falling objects, escape velocity para sa pag-alis ng celestial body's gravitational pull, at relativistic na bilis ng liwanag, at relativistic na bilis ng liwanag2. nalalapat.

Ang velocity formula ay v = d / t, kung saan ang v ay velocity, d ay displacement, at t ay oras. Ang velocity equation na ito ay gumagawa ng average na velocity sa isang constant-direction motion path.

Sinasaklaw ng 4 na velocity equation ang pinakakaraniwang problema sa paggalaw:

1. Basic velocity equation: v = d / t. Gamitin ito kapag ang isang bagay ay sumasaklaw sa distansya d sa oras t sa pare-pareho ang bilis sa isang pare-parehong direksyon.
2. Bilis na may acceleration: v = u + a · t. Ilapat ito kapag ang paunang bilis u, acceleration a, at oras t ay knpag-aari, karaniwan sa mga klasikal na mekanika at galaw ng projectile.
3. Formula ng average na bilis: v̄ = (v1 t1 + v2 t2 + ...) / (t1 + t2 + ...). Ang weighted-average na formulation na ito ay humahawak sa mga paglalakbay na may ilang pare-pareho ang bilis na mga segment.
4. Bilis mula sa taas: v = √(2 g h). Ilapat ito para sa isang bagay na nahuhulog mula sa taas h sa ilalim ng gravitational pull g.

Bawat velocity equation ay bumababa sa pangunahing ugnayan kapag ang paggalaw ay pare-pareho. Ang mga yunit ng British imperial na talampakan bawat segundo (ft/s) at milya bawat oras (mph) ay sumusunod sa parehong mga equation gaya ng mga metro ng SI system bawat segundo (m/s) at kilometro bawat oras (km/h).

Upang kalkulahin ang bilis, hatiin ang displacement sa oras na kinuha sa paglalakbay na iyon.

Sinasaklaw ng 3 hakbang ang proseso ng pagkalkula ng bilis:

1. Sukatin ang displacement. Itala ang tuwid na linya na distansya at direksyon mula sa panimulang punto hanggang sa wakas. Gumamit ng mga metro para sa SI system o mga paa para sa mga yunit ng imperyal ng Britanya.
2. Itala ang lumipas na oras. Tandaan ang agwat ng oras sa mga segundo, minuto, o oras, pagkatapos ay i-convert sa isang yunit bago hatiin.
3. Ilapat ang velocity equation. Hatiin ang displacement ayon sa oras. I-convert ang resulta sa nais na unit ng output, tulad ng kilometro bawat oras (km/h) o milya bawat oras (mph), sa pamamagitan ng pag-multiply sa nauugnay na salik.

Para sa isang bagay na naglalakbay ng 500 metro sa loob ng 3 minuto, i-convert ang 3 minuto sa 180 segundo, pagkatapos ay hatiin ang: 500 / 180 = 2.78 m/s. Upang ipahayag ang resulta sa km/h, i-multiply sa 3.6: 2.78 x 3.6 = 10.0 km/h.

Upang kalkulahin ang bilis gamit ang distansya at oras, ilapat ang v = d / t, na pinapalitan ang knsariling displacement at mga halaga ng oras.

Halimbawa, ang sasakyan ay sumasaklaw ng 70 milya sa loob ng 1 oras. Ang average na bilis ay katumbas ng 70 mph. Ang parehong problema na ipinahayag sa mga unit ng SI system ay nagiging 112.65 km/h o 31.29 m/s pagkatapos ng karaniwang conversion ng unit.

Ang 3 pagsasaalang-alang ay nakakaapekto sa pagkalkula ng distansya at oras:

• Patuloy na bilis at direksyon. Ang velocity equation na v = d / t ay nagpapalagay ng pare-parehong landas ng paggalaw. Para sa iba't ibang bilis sa mga segment, lumipat sa average na formula ng bilis.
• Pag-alis kumpara sa distansya. Ang bilis ay gumagamit ng displacement (isang vector). Ang bilis ay gumagamit ng distansya (isang scalar). Ang dalawang landas na may parehong haba ay maaaring magbunga ng magkaibang bilis kung magkaiba ang kanilang mga direksyon.
• pagkakapare-pareho ng unit. Ang distansya sa metro at oras sa mga segundo ay nagbubunga ng bilis sa m/s. Ang distansya sa kilometro at oras sa oras ay nagbubunga ng bilis sa km/h.

Upang kalkulahin ang bilis na may acceleration at oras, ilapat ang v = u + a · t, kung saan u ang paunang bilis, a ay acceleration, at t ay oras.

Para sa isang karerang kotse na nagsisimula sa pahinga na may acceleration na 6.95 m/s2 sa loob ng 4 na segundo, ang pagbabago ng bilis ay katumbas ng 6.95 x 4 = 27.8 m/s. Ang final velocity ay katumbas ng 27.8 m/s, na nagko-convert sa humigit-kumulang 100 km/h pagkatapos i-multiply sa 3.6.

Inilalarawan ng 4 na hakbang ang pagkalkula ng bilis ng pagbilis at oras:

1. Tukuyin ang paunang bilis (u). Itala ang bilis sa t = 0, na 0 m/s para sa isang bagay na nagsisimula sa pahinga.
2. Tukuyin ang acceleration (a). Gamitin ang m/s2 para sa SI system. Ang standard gravity ay katumbas ng 9.81 m/s2 malapit sa ibabaw ng Earth.
3. I-multiply ang acceleration sa oras. Ang produkto a · t ay katumbas ng pagbabago ng bilis.
4. Magdagdag ng paunang bilis. Ang huling bilis v ay katumbas ng u kasama ang pagbabago ng bilis mula sa hakbang 3.

Ang bilis ay isang dami ng vector na kinabibilangan ng magnitude at direksyon, habang ang bilis ay isang scalar na dami na nagtatala lamang ng magnitude. Ang isang kotse na naglalakbay sa 60 mph hilaga ay may ibang bilis mula sa isang naglalakbay 60 mph timog, bagama't pareho ang bilis.

4 na pagkakaiba ang nakikilala ang bilis sa bilis:

• Vector kumpara sa scalar. Ang bilis ay isang vector. Ang bilis ay isang scalar.
• Lagda. Ang bilis ay maaaring negatibo kapag ang paggalaw ay sumasalungat sa positibong direksyon. Ang bilis ay palaging hindi negatibo.
• Batayan sa pagkalkula. Ang bilis ay gumagamit ng displacement. Ang bilis ay gumagamit ng kabuuang distansyang nilakbay sa daanan.
• Mga round trip. Ang isang round-trip na paglalakbay ay gumagawa ng zero average na bilis dahil ang displacement ay zero. Nananatiling positibo ang average na bilis dahil positibo ang kabuuang distansya.

Binubuo ng bilis, bilis, acceleration, at displacement ang pangunahing kinematic na bokabularyo na ginagamit upang ilarawan ang paggalaw sa physics, engineering, at ballistic coefficient analysis.

Ang bilis ay nag-uugnay sa masa, puwersa, at enerhiya sa pamamagitan ng pangalawang batas ni Newton (F = m a) at ang equation ng kinetic energy (KE = 1/2 m v2). Pinapalakas ng masa ang kinetic energy na nakaimbak sa isang gumagalaw na katawan.

3 equation ang nag-uugnay sa bilis sa masa, puwersa, at enerhiya:

• Kinetic energy: KE = 1/2 m v2. Ang isang 1000 kg na kotse sa 20 m/s ay nagdadala ng 200,000 J ng kinetic energy.
• Momentum: p = m v. Ang isang 5 kg na bagay sa 10 m/s ay may momentum na 50 kg·m/s.
• Puwersa mula sa pagbabago ng bilis: F = m Δv / Δt. Ang pagbabago sa bilis sa bawat yunit ng oras, na pinarami ng masa, ay katumbas ng netong puwersa na kumikilos sa bagay.

Pinalawak ng E=mc2 ni Albert Einstein ang kaugnayan ng enerhiya-bilis sa relativistic na bilis, kung saan ang kinetic energy ay lumalapit sa infinity habang ang bilis ay lumalapit sa bilis ng liwanag. Ang rotational kinetic energy ay gumagamit ng angular velocity at ang mass moment of inertia sa halip ng mga linear na dami.

Ang average na formula ng bilis ay v̄ = (v1t1 + v2t2 + ...) / (t1 + t2 + ...), ang average na timbang sa oras sa mga segment ng paglalakbay.

Halimbawa, gumagalaw ang isang driver sa 25 mph sa loob ng 1 oras sa lungsod, pagkatapos ay 70 mph sa loob ng 3 oras sa highway. Ang average na bilis ay katumbas ng (25 x 1 + 70 x 3) / (1 + 3) = 58.75 mph, na umiikot sa 59 mph.

Lumilitaw ang 4 na yunit ng bilis sa mga yunit ng imperyal ng Britanya at sa sistema ng SI:

• Mga metro bawat segundo (m/s). Ang SI base unit para sa linear velocity.
• Kilometro bawat oras (km/h). Karaniwan sa trapiko sa kalsada at ulat ng panahon sa labas ng Estados Unidos.
• Milya kada oras (mph). Standard British imperial unit para sa mga limitasyon ng bilis at pag-uulat ng ground-vehicle sa United States.
• Talampakan bawat segundo (ft/s). Ginagamit sa ballistic coefficient analysis, high-speed machining, at short-distance projectile work.

Inilalarawan ng Kinematics ang paggalaw gamit ang 4 na equation na nag-uugnay sa displacement, initial velocity, final velocity, acceleration, at time, nang hindi isinasaalang-alang ang mga pwersang sanhi ng paggalaw.

4 na kinematic equation ang sumasaklaw sa constant-acceleration motion:

1. v = u + a t. Panghuling tulin mula sa paunang tulin, acceleration, at oras.
2. s = u t + 1/2 a t2. Pag-alis mula sa paunang bilis, pagbilis, at oras.
3. v2 = u2 + 2 a s. Panghuling bilis na naka-squad mula sa paunang bilis, acceleration, at displacement.
4. s = 1/2 (u + v) t. Pag-alis mula sa average ng mga paunang bilis at panghuling bilis, na pinarami ng oras.

Sinasaklaw din ng Kinematics ang angular acceleration at angular velocity para sa rotational motion. Nalalapat ang parehong 4 na pattern ng equation, na may mga linear na dami na pinalitan ng kanilang mga angular na katapat.

Ang bilis ay isang dami ng vector, na tinutukoy ng parehong magnitude at direksyon sa kalawakan. Gumagamit ang representasyon ng vector ng 2 o 3 bahagi, isa sa bawat coordinate axis.

Inilalarawan ng 3 katangian ang bilis bilang isang vector:

• Magnitude. Ang haba ng velocity vector, na ipinahayag sa m/s, km/h, mph, o ft/s. Ang magnitude ay katumbas ng bilis ng scalar ng bagay.
• Direksyon. Ang oryentasyon ng velocity vector sa napiling reference frame, kadalasang inilalarawan na may mga bearing angle sa navigation o unit vectors sa physics.
• Mga bahagi. Ang isang 2-dimensional na velocity vector ay nabubulok sa vx at vi na mga bahagi. Ang isang 3-dimensional na vector ay nagdaragdag ng v₝.

Sinusuportahan ng Vector arithmetic ang relativistic velocity addition para sa high-speed motion, Coriolis-effect calculations sa non-inertial frames, at velocity composition sa panahon ng turbulent flow analysis.

Inilalapat ng bilis mula sa taas ang equation na v = √(2 g h), kung saan ang g ay gravitational acceleration (9.81 m/s2 malapit sa ibabaw ng Earth) at ang h ay drop height. Ipinapalagay ng formula na ito ang isang bagay na malayang bumabagsak na walang resistensya sa hangin.

3 uri ng bilis na nauugnay sa taas at gravity:

• Free-fall na bilis. Ang isang bagay na nahulog mula sa taas h ay umabot sa v = √(2 g h) sa pagtama, hindi pinapansin ang pag-drag.
• Bilis ng terminal. Ang pinakamataas na bilis na naabot sa panahon ng libreng pagkahulog sa pamamagitan ng isang likido (hangin, tubig). Ang bilis ng terminal ay depende sa fluid density, drag coefficient, mass, at cross-sectional area. Ang average na tao ay umabot sa 99% ng terminal velocity sa humigit-kumulang 15 segundo habang nakaharap ang tiyan sa lupa.
• Bilis ng pagtakas. Ang pinakamababang bilis na kailangan upang madaig ang gravitational pull ng celestial body. Ang bilis ng pagtakas ng Earth ay katumbas ng humigit-kumulang 11.2 km/s (25,020 mph). Ang bilis ng pagtakas ay sentro ng astrophysics at paglalakbay sa kalawakan.

Ang graph ng velocity-time ay nag-plot ng velocity sa y-axis at oras sa x-axis, kung saan ang slope ay katumbas ng acceleration at ang lugar sa ilalim ng curve ay katumbas ng displacement.

Ang 4 na pattern ng graph ay nagpapakita ng mga katangian ng paggalaw:

• Pahalang na linya. Patuloy na bilis, zero acceleration.
• Tuwid na linya na may positibong slope. Patuloy na positibong acceleration, ang bilis ay lumalaki nang linearly sa oras.
• Tuwid na linya na may negatibong slope. Ang patuloy na pagbabawas ng bilis, ang bilis ay bumababa nang linear hanggang sa umabot sa zero o pabalik na direksyon.
• Kurbadong linya. Variable acceleration, karaniwan sa magulong daloy, high-speed machining, o rocket launch na may lumiliit na fuel mass.

Ang slope sa anumang punto sa graph ng velocity-time ay katumbas ng instant acceleration. I-hover ang graph upang basahin ang bilis, oras, at slope sa lokasyong iyon.