Geschwindigkeitsvektorfeld

Geschwindigkeit bezeichnet die Änderungsrate des Orts eines Objekts pro Zeiteinheit. Genauer ist damit der Betrag des Ortsänderungsvektors gemeint; der zugehörige Vektor, der Richtung und Betrag festlegt, wird als Geschwindigkeitsvektor bezeichnet. Im allgemeinen Sprachgebrauch wird oft der Begriff Geschwindigkeit für den Betrag genutzt. Die SI-Einheit ist Meter pro Sekunde (m/s); im Alltag wird auch Kilometer pro Stunde (km/h) verwendet.

Messung und Methoden: Geschwindigkeit lässt sich durch Messung der Zeit bestimmen, die ein Objekt für eine bestimmte Strecke benötigt. In Technik und Verkehr kommen Radar, Lidar (Laser-Radar), Doppler-Verfahren, Lichtschranken sowie GPS- bzw. bildgebende Systeme zum Einsatz, um Geschwindigkeit in verschiedenen Bezugsrahmen zu erfassen.

Relativität und Grundprinzipien: In der klassischen Mechanik hängen Geschwindigkeit und Richtung vom Bezugsrahmen ab; Geschwindigkeiten addieren sich relativ zueinander. In der Speziellen Relativität gilt zudem, dass nichts schneller als die Lichtgeschwindigkeit c übertragen werden kann. Der Betrag einer Geschwindigkeit ist nichtnegativ, während der Geschwindigkeitsvektor zusätzlich die Richtung festlegt.

Anwendungen und Beispiele: Geschwindigkeit ist grundlegend in Verkehr, Sport, Luft- und Raumfahrt, Physikexperimenten und Alltagsmessungen. Beispiele: Die Schallgeschwindigkeit in Luft bei etwa 20 °C beträgt ungefähr 343 m/s; die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum beträgt ca. 3,0 × 10^8 m/s.