Kiirus ja selle mõõtmine

Füüsikas tuleb eristada omavahel teepikkust ja nihet. Keha poolt läbitud trajektoori pikkust nimetatakse teepikkuseks. Keha trajektoori alguspunkti ja lõpp-punkti ühendavat sirglõiku nimetatakse nihkeks. Kui keha liikumise trajektooriks on sirglõik, siis on ka selle keha nihe samasugune sirglõik. Nihkel on nii pikkus kui ka suund - see on vektoriaalne suurus.

Joonis. Teekond vanaema majani: Punamütsikese nihe ja teepikkus
(Graafika: Ly Sõõrd; maja pilt: http://kyo-tux.deviantart.com Litsents: CC Attribution-Noncommercial-Share Alike 4.0)

Kiirus on füüsikaline suurus, mis iseloomustab liikumist ja seda väljendatakse läbitud teepikkuse ja selleks kulunud aja abil:

Joonis: kiiruse arvutamine (graafika: Ly Sõõrd)



Selle valemi abil saame auto kiirust mõõta kaudsel meetodil, arvutamise teel. Kiiruse mõõtühikuks on pikkuseühik ajaühiku kohta: näiteks m/s, km/h, km/s.

Kui me teame, et auto sõidab ühtlase kiirusega seda teelõiku s, siis tähendab see seda, et kui me selle teelõigu jagame veelgi väiksemateks teelõikudeks ja arvutame auto kiiruse neil teelõikudel, saame täpselt samasuguse kiiruse, nagu teelõigu s puhul:

yhtlane_liikumine.swf

Kui aga auto ei sõida teelõigul s ühtlase kiirusega, saame valemi järgi arvutades auto keskmise kiiruse teelõigu s läbimisel: auto sõidab kohati kiirenevalt ja kohati aeglustuvalt ning võib-olla isegi peatub vahepeal. Seepärast, kui jagame sel juhul teelõigu s väiksemateks lõikudeks (mitu meetrit 1 sekundis auo läbib), saaksime iga väiksema teelõigu puhul erineva kiiruse arvväärtuse:

muutuv_kiirus.swf

Keskmine kiirus on selline kiirus, mis näitab, kui pikk tee läbitakse keskmiselt mingi ajaühiku jooksul. Keskmine kiirus ei näita, kas kiirus oli kogu tee vältel ühtlane või mitteühtlane. Näiteks: kui 3 tunni jooksul läbitakse 240 kilomeetrit, siis keskmine kiirus on 80 km/h.

Auto kiiruse määramiseks mingil ajahetkel peaksime võtma väga lühikese teelõigu ja mõõtma aega, mis auto kulutab selle läbimiseks. Auto hetkkiirust saab otsemõõtmise teel mõõta mõõteriistaga, mille nimetus on spidomeeter (inglise keeles: speedometer, mis tähedab inglise keelest otse tõlkides: "kiirusmeeter").

Harjutus

Aita tüdruk pildil hädast välja ja arvuta pildil esitatud andmete järgi teo liikumiskiirus!

Joonis: Teo kiiruse mõõtmine (graafika: Ly Sõõrd)

a) 6.25cm/sSee vastus on arvuliselt vale ja ka lahenduskäik pole õige - kiiruse leidmiseks tuleks teepikkus jagada ajaga, v=s/t 

b) 0.16 cm/sSee vastuse lahenduskäik on õige, kuid kas me saame öelda, et vastuse ühik on cm/s? 

c) Pildil antud andmete põhjal ei saa üheselt määrata teo kiiruse väärtustSee on korrektne, sest pildil tõepoolest pole juures mõõtühikuid. Me saame küll eeldada, et joonlauad on sentimeetermõõdus ja stopperiga mõõdeti aega sekundites - kuid samahästi võib olla joonlaud ka tollimõõdus. Arvuline vastus ilma mõõtühikuta ei ütle teo kiiruse kohta eriti midagi...