Snelheid

Onder snelheid verstaat men in het algemeen de mate waarin een grootheid met de tijd verandert. Zo is de gewone snelheid (van beweging) de mate waarin de afgelegde weg met de tijd verandert. Neemt de afgelegde weg ieder uur toe met 3 km, dan is de snelheid 3 km/h (lees: "drie kilometer per uur"). Naast de gewone snelheid van beweging, kent men begrippen als hoeksnelheid, omloopsnelheid, omzettingssnelheid, groeisnelheid, e.d.

Een beetje buiten deze definitie vallen de rekensnelheid van computers, en de reactiesnelheid.

Beweging

Snelheid is de verandering in de tijd van de plaats van een voorwerp. Als de plaats in meer dan een dimensie is gegeven, dus als vector, is ook de snelheid een vector, hetgeen betekent dat deze grootheid zowel grootte als richting heeft. Het Nederlands kent geen onderscheid tussen de aanduiding van snelheid als vector en snelheid als grootte. In het Engels is dit wel het geval: daar spreekt men respectievelijk over velocity en speed.

Eenheden

Een snelheid wordt volgens de SI eenheden gemeten in meter per seconde (m/s). Andere eenheden zijn kilometer per uur (km/h) en de knoop. In de Verenigde Staten worden mijlen per uur gebruikt (mph) voor de snelheid in het wegverkeer.

Een in de natuurkunde belangrijke snelheid is de lichtsnelheid c. Deze wordt gebruikt als eenheid van snelheid wanneer men een hoge snelheden wil uitdrukken in een verhoudingsgetal ten opzichte van de lichtsnelheid.

Een 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 overschreden, wat bijvoorbeeld voor het vlieggedrag van vliegtuigen van belang is. Een snelheid die groter is dan Mach 1 wordt aangeduid met supersonische snelheid daaronder spreekt men van subsone snelheid.

Relatief begrip

Op grond van de relativiteitstheorie van Einstein bestaat er geen absolute snelheid. Dit is anders in het geval dat een van de ten opzichte van elkaar bewegende objecten een versnelling ondergaat. 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.

Voorbeelden van snelheid

Het snelheidsrecord van de mens op de marathon (lange afstand) ligt rond 20 km/uur. De normale wandelsnelheid van de mens is 5 km/uur. In een sprint worden soms snelheden van 50 km/uur gemeten. Zoogdieren lopen grotendeels op 4 poten en sommigen hebben maximale snelheden tegen of zelfs boven de 100 km/uur. Vogels als de slechtvalk vliegen met snelheden tot 300 km/uur. Gemotoriseerd vervoer gaat veel sneller dan mensen te voet: zo worden in de autosport snelheden tot 300 km/uur gehaald, en kunnen vliegtuigen ook enkele duizenden kilometers per uur vliegen.

Snelheid in formulevorm

De gemiddelde snelheid v van een object dat over een afstand Δx beweegt gedurende een tijdsinterval Δt is als volgt gedefinieerd:

v = \frac{\Delta x}{\Delta t}

De (momentane) snelheid(svector) v van een object waarvan de positie op moment t wordt gegeven door een functie x(t) is gedefinieerd als de afgeleide van x naar t:

v(t) = \lim_{\Delta t\to 0} \frac{\Delta x}{\Delta t} = \frac{dx}{dt}

De versnelling a is de verandering van de snelheid van het object over de tijd, en is de afgeleide van de snelheid.

a(t) = \frac{dv}{dt}

De impuls $\vec{p}$ van een object met massa m is een direct met de snelheid $\vec{v}$ samenhangende (vector)grootheid.

\vec{p} = m \vec{v}

De kinetische energie (bewegingsenergie) van een bewegend voorwerp is een scalaire grootheid, evenredig met de massa m van het object en het kwadraat van de grootte v van de snelheid:

E_{kin} = \frac{1}{2} mv^2

Zie ook