Rychlost (fyzika)

Rozbalit box

Obsah boxu

Rychlost ve fyzice je vektorová fyzikální veličina, která popisuje, jak rychle a jakým směrem se těleso pohybuje v prostoru v průběhu času. Je jednou ze základních veličin v kinematice, části mechaniky, která se zabývá popisem pohybu bez ohledu na jeho příčiny.

---

Definice rychlosti

Rychlost je definována jako změna polohy (neboli posunutí) za jednotku času.

• Průměrná rychlost: Udává celkové posunutí za celkový čas trvání pohybu.

$$ \vec{v}_{prům} = \frac{\Delta \vec{r}}{\Delta t} $$

• • Kde $$\Delta \vec{r}$$ je vektor posunutí a $$\Delta t$$ je časový interval.
• Okamžitá rychlost: Je rychlost tělesa v určitém okamžiku. Je definována jako derivace polohového vektoru podle času.

$$ \vec{v} = \frac{d\vec{r}}{dt} $$

• • Jednotkou rychlosti v soustavě SI je metr za sekundu (m/s). Často se také používá kilometr za hodinu (km/h).

---

Rozdíl mezi rychlostí a velikostí rychlosti (speed)

V českém jazyce se slovo "rychlost" často používá v obou významech, ale ve fyzice je důležité rozlišovat:

• Rychlost (vektorová veličina): $$\vec{v}$$ Udává jak velikost, tak směr pohybu.
• Velikost rychlosti (skalární veličina, "speed"): $$|\vec{v}|$$ nebo $$v$$ Udává pouze velikost (tj. absolutní hodnota) rychlosti, bez ohledu na směr. Je to měřítko toho, jak rychle se těleso pohybuje podél své trajektorie.

---

Druhy pohybu z hlediska rychlosti

• Rovnoměrný přímočarý pohyb: Těleso se pohybuje stálou rychlostí (konstantní velikost i směr) po přímce. Zrychlení je nulové.
• Rovnoměrný křivočarý pohyb: Těleso se pohybuje s konstantní velikostí rychlosti, ale její směr se mění (např. rovnoměrný kruhový pohyb). Zde je zrychlení nenulové a je kolmé na směr rychlosti (tzv. dostředivé zrychlení).
• Nerovnoměrný pohyb: Velikost rychlosti nebo její směr se mění. Zde je zrychlení nenulové.
  • Rovnoměrně zrychlený pohyb: Těleso se pohybuje s konstantním zrychlením (např. volný pád blízko zemského povrchu bez odporu vzduchu).

---

Rychlost v různých kontextech

• Rychlost světla: Značí se $$c$$, je konstantní a největší možná rychlost šíření informace a energie ve vesmíru podle teorie relativity.
• Zvuková rychlost: Rychlost šíření zvuku v daném prostředí.
• Úhlová rychlost: Popisuje rychlost otáčení nebo úhlový pohyb tělesa.
• Radiální rychlost: Rychlost, s jakou se objekt pohybuje směrem k pozorovateli nebo od něj.

---

Pro laiky

Rychlost nám ve fyzice říká dvě důležité věci o pohybu něčeho: 1. Jak rychle se to něco pohybuje. 2. Jakým směrem se to pohybuje.

Když jedete v autě, tachometr vám ukazuje jen to, jak rychle jedete (např. 50 km/h). To je takzvaná velikost rychlosti. Ale rychlost jako taková zahrnuje i to, jestli jedete na sever, na jih nebo třeba zatáčíte.

Když se rychlost mění (ať už velikost nebo směr), říkáme, že věc zrychluje nebo zpomaluje. Rychlost je prostě klíčový pojem pro pochopení, jak se věci kolem nás pohybují.

---