Warum und wie existiert negative Geschwindigkeit?

• Geschwindigkeit ist ein Vektor. Geschwindigkeit ist seine Größe.
• Position ist ein Vektor. Länge (oder Abstand ) ist seine Größe.

Ein Vektor zeigt in eine Richtung im Raum. Ein negativer Vektor (oder genauer „das Negativ eines Vektors“) zeigt einfach in die entgegengesetzte Richtung.

Wenn ich von zu Hause zur Arbeit fahre (wobei ich meine positive Richtung definiere ), dann ist meine Geschwindigkeit positiv, wenn ich zur Arbeit fahre , aber negativ, wenn ich von der Arbeit nach Hause fahre. Es dreht sich alles um die Richtung, wie ich meine positive Achse definiert habe .

Betrachten Sie ein Beispiel, bei dem ich weiter hinten lande, als ich angefangen habe. Ich muss eine negative Nettogeschwindigkeit gehabt haben, um rückwärts zu gehen (ich ende an einer negativen Position ). Aber nur, weil rückwärts und vorwärts als negative bzw. positive Richtung klar definiert sind, bevor ich anfange.

Gibt es also eine negative Geschwindigkeit? Nun, da es nur um Worte geht, die das Ereignis beschreiben, dann ja . Negative Geschwindigkeit bedeutet nur Geschwindigkeit in die entgegengesetzte Richtung als das, was positiv wäre.

Aus mathematischer Sicht können Sie keine „negative Geschwindigkeit“ an sich haben, sondern nur „negative Geschwindigkeit in einer bestimmten Richtung“.

Die Geschwindigkeit ist ein dreidimensionaler Vektor, es gibt keinen positiven oder negativen 3D-Vektor.

Betrachtet man jedoch die Geschwindigkeit in Richtung$\mathrm{x}$, wo$\hat{\mathbf{e}}_{\mathrm{x}}$ein Einheitsvektor ist, der eine Referenzrichtung angibt (z. B. "Westen"), dann die Geschwindigkeit "in Richtung".$\mathrm{x}$” ist einfach das Skalarprodukt der Geschwindigkeit und$\hat{\mathbf{e}}_{\mathrm{x}}$. Diese Größe ist eine reelle Zahl und kann negativ sein. Wenn es negativ ist, ist es gleich$-1 \times \text{(velocity in direction -x)}$: Berechnen Sie die Geschwindigkeit in der entgegengesetzten Richtung und kehren Sie das Vorzeichen um.

Ich denke, einer der Hauptgründe dafür, dass Sie Geschwindigkeit haben, besteht darin, eine bestimmte Bewegungsrichtung von Ihrer Vorwärtsgeschwindigkeit zu isolieren.

Wenn Sie nach Nordnordost reisen, können Sie die Geschwindigkeit, mit der Sie sich nach Osten bewegen, ermitteln, indem Sie Ihre Geschwindigkeit nach Osten berechnen (möglicherweise 1/3 Ihrer Geschwindigkeit, wenn Sie NNE fahren).

Negative Geschwindigkeiten sind wahrscheinlich dadurch entstanden, dass man beim Messen einer Geschwindigkeit eine Richtung definieren muss.

Negativ und positiv ist willkürlich. Wenn ich Norden als positiv definieren würde, wäre Süden negativ. Wenn ich Süden als positiv definieren würde, wäre Norden negativ. Die Beschilderung dient lediglich dazu, eine Richtung für den Geschwindigkeitsvektor relativ zu einer definierten positiven Richtung bereitzustellen. Alle Richtungen sind beliebig, und Sie können jedes Koordinatensystem für Ihre Veranstaltungen erstellen, solange alles miteinander übereinstimmt.

Wir brauchen diese Konvention zum Beispiel, um die Position als Funktion der Zeit zu erklären. Wenn die Geschwindigkeit positiv oder ähnlich festgesetzt wäre, wenn sie skalar wäre, hätte die Mechanik einige Probleme, da dies bedeuten würde, dass ein Objekt niemals abbremsen, geschweige denn rückwärts gehen könnte.

Ich werde nur eindimensionale Bewegung (Bewegung entlang einer einzigen Achse) betrachten. Das Hauptziel von Begriffen wie Position und Geschwindigkeit ist es, die Bewegung eines Objekts einfach zu beschreiben.

Wir definieren Geschwindigkeit als die Änderungsrate der Position. Konventionell wählen wir einen festen Punkt (entlang der Bewegungsachse) und nennen ihn Ursprung und definieren die Position eines Objekts auf dieser Linie basierend auf der Entfernung von diesem Punkt. Wiederum ist die allgemeine Konvention, dass nach rechts gemessene Abstände positiv und nach links gemessene Abstände negativ sind (Sie können sie umgekehrt verwenden, wenn Sie möchten). Sie können leicht erkennen, dass wir bei der Definition der Positionsmessung auf diese Weise alle Punkte auf der Achse abgedeckt haben .In diesen Konventionen bedeutet eine Position 2m 2m rechts vom Ursprung und eine Position -6m bedeutet 6m links vom Ursprung.

Nun hätten Sie gehört, dass das Vorzeichen der Geschwindigkeit die Richtung angibt, aber zunächst einmal sind Richtungen wieder nur Hinweise von uns. Durch Versuch und Irrtum können wir die physikalische Bedeutung des + oder - Zeichens herausfinden. (Konventionell nennt man die Richtung, in der die negativen Zahlen zunehmen, negative Richtung (dh in diesem Fall links) und die Richtung, in der positive Zahlen zunehmen, die positive Richtung (dh in diesem Fall rechts)).

Beispiel:-

Sie sehen ein Objekt zuerst bei 2m und dann nach 5s bei -3m. Sie sagen, dass es sich nach links oder in die negative Richtung bewegt hat. Durch die Definition der Geschwindigkeit berechnen Sie nun die Positionsänderung (-3-2)m = -5m (durch Analyse können Sie sehen, dass das "-" automatisch als Ergebnis unserer Konvention herauskam) und die Zeitänderung = 5s. Wenn Sie teilen, erhalten Sie die Geschwindigkeit als (-1m/s) oder Sie können sagen, dass sich das Objekt mit 1m/s nach links bewegt hat. Auf diese Weise können Sie herausfinden, was das negative Vorzeichen bedeutet. Es bedeutet einfach, dass die Bewegung in die negative Richtung oder nach links geht. (Wie Sie sehen können, helfen uns unsere Definitionen und Konventionen dabei, die Bewegung eines Objekts vollständig zu beschreiben, sowohl die Geschwindigkeit, mit der es sich bewegt, als auch wohin es sich bewegt).

In der Computersprache FORTH kann sich die Schildkröte überall in der Ebene bewegen, wobei sie immer X Einheiten „voraus“ geht und sich um Y-Winkeleinheiten nach links oder rechts dreht. Die Schildkröte ignoriert den Begriff des Negativen und bewegt sich dennoch, dh in jedem Bezugspunkt variieren die Raumkoordinaten in der Zeit, und sie hat eine Geschwindigkeit.

Die Frage und mehrere der Antworten kennen nicht den Unterschied zwischen der positiven Natur einer beliebigen Menge einer physikalischen Größe und der Darstellung in einer Referenz, die durch Konvention und Benutzerfreundlichkeit konstruiert wurde. Vergleichen Sie die polare Referenz , es gibt keine Negative und die übliche kartesische .

Zum Beispiel : die Länge von etwas, die Entfernung von hier nach dort ist immer positiv.

Ein Vektor ist ein Paar aus Betrag und Richtung, seine Länge ist per Definition positiv.

Wenn wir darstellen, dass sich ein Objekt von der Position 0 zu -X und dann zurück zu 0 bewegt, können wir nicht sagen, dass es sich um 0 Einheiten (-4+4=0) der Länge bewegt hat. Tatsächlich bewegte es sich um die doppelte Länge 4, also um 8 Längeneinheiten.
Wenn es bei dieser Bewegung 2 Sekunden gedauert hat ( siehe Geschwindigkeits- versus Geschwindigkeitsbegriff ), können wir die beiden Vektoren nicht addieren und sagen, dass .. 0 ist.
Diese Verknüpfung bietet eine Unterscheidung zwischen zwei verschiedenen Geschwindigkeitsbegriffen in den Lehrbüchern und dem Geschwindigkeitsbegriff .

def 1 :$s=\frac{distance}{\Delta\ t}$(es hängt vom Pfad ab)
def 2 :$s=\left|\frac{\vec{v}}{\Delta\ t}\right|$