Snelheid
Met snelheid wordt aangegeven dat twee of meer voorwerpen zich ten opzichte van elkaar bewegen. Snelheid is een vector grootheid, hetgeen betekent dat deze grootheid zowel een grootte als een richting heeft.
Eenheden
Een snelheid wordt volgens de SI eenheden gemeten in meters per seconde (m/s). Andere eenheden zijn de kilometer per uur (km/u) en de knopen. In de Verenigde Staten worden mijlen per uur gebruikt (mph) voor de snelheid van het wegverkeer.
Een in de natuurkunde belangrijke snelheid is de lichtsnelheid c. Deze wordt ook vaak gebruikt als eenheid van snelheid, namelijk om hoge snelheden ten opzichte van de lichtsnelheid in een verhouding uit te drukken. Dit gebeurt bijvoorbeeld in de Lorentztransformatie. Op grond van de relativiteitstheorie is het niet mogelijk dat een snelheid verandert van kleiner dan de lichtsnelheid naar groter dan de lichtsnelheid of andersom. De relativiteitstheorie verbiedt niet dat iets sneller dan het licht gaat: er zijn zelfs deeltjes geponeerd (tachyonen genaamd) die sneller gaan dan het licht, maar er is geen bewijs dat die deeltjes zouden bestaan.
Een andere eenheid die een verhouding aangeeft is het Mach getal. Dit is de verhouding tussen de snelheid van een object en de geluidssnelheid die ter plaatse heerst. Deze eenheid wordt vooral gebruikt om aan te geven dat de geluidssnelheid wordt benaderd of overschreven, wat bijvoorbeeld voor het vlieggedrag van vliegtuigen van belang is. Een snelheid die groter is dan Mach 1 wordt aangeduid met supersonische snelheid.
Relatief begrip
Op grond van de relativiteitstheorie van Einstein bestaat er geen absolute snelheid. Dit is anders in het geval één van de ten opzichte van elkaar bewegende objecten een versnelling bezit. Met versnelling wordt een verandering van de snelheid bedoeld, die altijd met een kracht gepaard gaat.
Als een object een constante snelheid heeft ten opzichte van ander object, bestaat er geen enkele manier om vast te stellen welk van deze objecten feitelijk beweegt. Een voorbeeld hiervan is de beweging van de melkwegstelsels. Op grond van de roodverschuiving neemt men aan dat de verste melkwegstelsels zich met grote snelheid van de aarde af bewegen. Met hetzelfde recht kan echter gezegd worden dat de aarde, ofwel onze eigen melkweg, zich van deze stelsels verwijdert.
Dat snelheid een relatief begrip is, wordt als persoon soms wel eens ervaren in een auto of trein. Als deze langzaam gaat versnellen (optrekken) merken we de hierbij optredende lage kracht en de bijbehorende versnelling niet op. Het lijkt dan soms of de naaststaande auto of trein is gaan rijden.
Snelheid in formulevorm
De gemiddelde snelheid v van een object dat over een afstand x beweegt gedurende een tijdsinterval t is als volgt gedefinieerd:
- v = x/t.
De momentane snelheidsvector v van een object waarvan de positie op moment t wordt gegeven door een functie x(t) kan worden berekend als de afgeleide van x naar t::
- v = dx/dt.
De versnelling a is de verandering van de positie van het object over de tijd, en is de afgeleide van de snelheid naar de tijd.
- a = dv/dt.
De impuls p van een object met massa m is een direct met de snelheid samenhangende vectorgrootheid.
- p = m v
De kinetische energie (bewegingsenergie) van een bewegend voorwerp is evenredig met de massa en het kwadraat van de snelheid:
Ev = 1/2 m v2
De kinetische energie is een scalaire grootheid.
Zie ook: ontsnappingssnelheid, Dopplereffect