Hız nedir sürat nedir aralarındaki fark nedir?

Hız nedir, sürat nedir diye sorsalar günlük hayattan deneyimimizle ikisinin de aynı olduğunu söylerdik. Fizik biliminde ise hız ve sürat önemli farkları olan kavramlardır. Bu iki kavram arasındaki farkı anlamak için önce yer değiştirme ve alınan yol arasındaki farkı anlamış olmalısınız.

Hız nedir?

Hız bir cismin hareket durumudur.

Hız, hareket eden bir cismin yer değiştirme vektörünün zamana göre değişimidir:

• Yer değiştirme vektör olduğu için hız da vektördür, hem şiddeti hem de yönü vardır.
• Her zaman yer değiştirme vektörüyle aynı yöndedir.
• Artı ya da eksi işaretli olabilir.
• Hareketlinin izlediği yörüngeden bağımsızdır.

Matematiksel olarak şöyle gösterilir:

\vec{HIZ} = \frac{\vec{yer \space degistirme}}{zaman \space araligi} \vec{v} = \frac{\Delta{\vec{x}}}{\Delta{t}}

Hız ifadesindeki v harfinin üzerindeki ok işareti hızın vektör olduğunu simgeler. ∆x yer değiştirme, ∆t başlangıç konumundan bitiş konumuna gelene kadar geçen zaman aralığı anlamına gelir.

Sürat nedir?

Sürat ise bir cismin hareketi sırasında birim zamanda aldığı yoldur.

• Alınan yol skaler olduğu için sürat de skalerdir, yön bilgisi içermez.
• Yalnızca artı değerler alabilir, eksi değerler alamaz.
• Yörüngenin uzunluğuna bağlıdır.

Süratin matematiksel ifadesi şöyledir:

surat = \frac{alinan \space yol}{zaman \space araligi} v=\frac{d}{\Delta{t}}

Süratin tanımındaki v harfinin üzerinde ok olmadığına dikkat etmelisiniz, bu süratin skaler olduğunu gösterir.

Hem hızın hem de süratin birimi metre/saniye (m/s) dir. Bazı durumlarda birim kilometre/saat olarak da ifade edilir.

Bir cismin durması ya da hareketsiz olması hızının ve süratinin sıfıra eşit olması demektir.

Bu tanımlar başlangıç için faydalı olsa da daha net konuşabilmemiz için ortalama ve anlık hızın farkına bakmamız gerekir.

Ortalama Hız ve Anlık Hız Arasındaki Fark Nedir?

Ortalama hızla anlık hız arasındaki fark hareket sırasında geçen zaman aralığının büyüklüğüdür. Ortalama hızda zaman aralığı nispeten büyüktür, aradaki hız değişimleri önemsenmez, toplam yer değiştirme toplam zaman aralığına bölünür. Ortalama hız matematiksel olarak şöyle gösterilir:

\vec{v}_{ortalama} = \frac{\vec{\Delta{x}}}{\Delta{t}}

Anlık hızda ise zaman aralığı çok küçüktür. Şimdi sizi korkutma pahasına şöyle diyeceğim: zaman aralığı o kadar küçüktür ki neredeyse sıfırdır, ama tam olarak sıfır değildir. Matematiksel olarak şöyle gösterilir (bu kısmı önemsemenize gerek yok):

\vec{v}_{anlik} = \lim_{\Delta{t} \to 0} \frac{\vec{\Delta{x}}}{\Delta{t}}

Ortalama Sürat ve Anlık Sürat Arasındaki Fark Nedir?

Otomobille bir yere giderken hep aynı hızla gitmezsiniz bazen hızlı bazen yavaş gidersiniz. Sürat göstergesine bir anlık baktığınızda okuduğunuz değer anlık süratinizi, başladığınız yerden vardığınız yere kadar aldığınız yolun geçirdiğiniz süreye oranı ortalama süratinizi verir.

Tıpkı hızda olduğu gibi süratte de ortalama ile anlık sürat arasındaki farkın tek nedeni hareket sırasındaki geçen zaman aralığının büyüklüğüdür.

Zaman aralığı uzunsa ortalama süratten, zaman aralığı çok küçükse (neredeyse sıfırsa) anlık süratten bahsederiz.

Trafikte yeşil dalga sistemi belli bir ortalama hızla geçen araçların trafik ışıklarında hep yeşil ışığı yakalamaları, kırmızı ışığa takılmamaları için düzenlenmiştir. Örneğin, 50 km/h ortalama süratle giden araçlar yeşil dalga sistemi sayesinde trafik ışıklarına takılmadan ilerleyebilirler. Ortalama sürati daha az ya da daha fazla olan araçlar ise kırmızı ışıklara takılır. Çünkü, ard arda gelen trafik ışıklarının zamanlaması belirlenen ortalama sürate göre hesaplanır.

Ortalama Hız ve Ortalama Sürat Arasındaki Fark Nedir?

Ortalama hız ile ortalama sürat arasındaki farkın temel nedeni ilki hesaplanırken yer değiştirmenin ikincisi hesaplanırken alınan yolun kullanılmasıdır. Bu nedenle ortalama hız yer değiştirmenin özelliklerine, ortalama sürat alınan yolun özelliklerine sahiptir.

Örnek Soru: Hız nedir Sürat nedir?

Şekildeki kutu doğrusal bir yolda 0 noktasından harekete başlayıp 5 saniye sonra x = +40 m konumuna geliyor, sonra aniden geri dönüp 15 saniye sonra x = -20 m konumuna varıp duruyor. Buna göre kutunun hareketinin:

a) İlk 5 saniyesinde,

b) t=5 s ve t=20 s arasında,

c) harekete başlayıp durana kadar,

ortalama hızı nedir, ortalama sürati nedir?

Çözüm:

Bu sorunun tüm şıklarını çözerken aynı yöntemi kullanacağız, önce yer değiştirmeyi, alınan yolu ve geçen zaman aralığını bulacak sonra da gerekli oranları hesaplayacağız.

a) t = 0 ile t = 5 s aralığında

• İlk konum ve son konumu bulalım: x(0 s) = 0, x(5 s) = 40 m.
• Artık yer değiştirmeyi belirleyebiliriz: \Delta{x} = 40 \space m - 0 \space m = 40\space m
• Alınan yol da 40 m’dir, çünkü yörüngesi 0 m – 40 m arasındaki doğru parçası.
• Hareket sırasında geçen zaman: \Delta{t} = 5 \space s - 0 \space s=5 \space s
• Ortalama hızı bulalım: \vec{v} = \frac{40 \space m}{5 \space s} = 8 \space m/s işareti artı olduğu için hızın yönü sağa doğru.
• Şimdi ortalama sürati hesaplayalım: v=\frac{40 \space m}{5 \space s} = 8 \space m/s

Hız ve sürat aynı mı çıktı? Aslında aynı çıkmadı, hızın yönü var, süratin yok.

b) t = 5 s ve t = 20 s arasında

• İlk konum x(5 s) = 40 m, son konum x(20 s) = -20 m.
• Yer değiştirme: \Delta{x} = -20 \space m - 40 \space m = -60\space m
• Alınan yol: d = 60 m, çünkü kutunun hareketinin yörüngesi x = 20 m ile x = -20 m arasındaki doğru parçası, ama işareti artı, çünkü alınan yol her zaman artıdır.
• Geçen zaman aralığı: \Delta{t} = 20 \space s - 5 \space s=15 \space s
• Ortalama hız: \vec{v} = \frac{-60 \space m}{15 \space s} = -4 \space m/s işareti eksi olduğu için hızın yönü sola doğru.
• Ortalama sürat: v=\frac{60 \space m}{15 \space s} = 4 \space m/s işareti artı çünkü sürat hep artıdır, yönü yoktur.

c) Hareketin tamamı t = 0 s ve t=20 s aralığında demektir:

• İlk konum x(0 s) = 0 m, son konum x(20 s) = -20 m.
• Yer değiştirme: \Delta{x} = -20 \space m - 0 \space m = -20\space m
• Alınan yol: s = 40 m + 60 m = 100 m, çünkü kutunun hareketinin yörüngesi iki doğru parçasının uzunluğunun toplamına eşit, işareti artı.
• Geçen zaman aralığı: \Delta{t} = 20 \space s - 0 \space s=20 \space s
• Ortalama hız: \vec{v} = \frac{-20 \space m}{20 \space s} = -1 \space m/s işareti eksi olduğu için hızın yönü sola doğru.
• Ortalama sürat: v=\frac{100 \space m}{20 \space s} = 5 \space m/s işareti artı, çünkü sürat hep artıdır, yönü yoktur.

Anlık Hız ve Anlık Sürat Arasındaki Fark Nedir?

Anlık sürat anlık hız vektörünün büyüklüğüne eşittir.

v = |\vec{v}|

Çünkü zaman aralığı çok küçülüp sıfıra yaklaştıkça yer değiştirmenin büyüklüğü alınan yola eşit olur.

Fizikteki diğer konularda genellikle hız nedir denince anlık hız, sürat nedir denince anlık sürat kastedilir.

Ortalama Hız ve Ortalama Sürat Problemleri

1. Erkekler 200 m yarışını Hüseyin Bolt 2009 yılında 19.19 saniyede tamamlamıştır. Bu yarışta Hüseyin Bolt’un ortalama sürati nedir?
2. Bir uçak doğuya doğru doğrusal bir rotada 300 km/saat sabit hızla 750 km ilerlemiş, sonra aynı yönde 600 km/saat hızla 450 km daha gitmiştir. Uçağın yolculuk boyunca (a) ortalama hızı nedir (b) ortalama sürati nedir?
3. Bir araba 30 dakikada 40 km güneye, 30 km batıya doğru ilerlemiştir. Hareketi boyunca arabanın (a) ortalama hızını (b) ortalama süratini bulun.

Hız ve Sürat ile ilgili Fizik dersi Kazanımları

9.3.1.3. Konum, alınan yol, yer değiştirme, sürat ve hız kavramlarını birbirleri ile ilişkilendirir.

9.3.1.5. Ortalama hız kavramını açıklar.

• Trafikte yeşil dalga sisteminin çalışma ilkesi üzerinde durulur.

Hız ve Sürat ile ilgili Test

• Hareket Temel Kavramlar Testi