速度：物理学における定義と概念

物理学において速度（英: velocity）は、単位時間当たりの物体の位置の変化量、すなわち位置の時間微分として定義される物理量です。速度は大きさと方向の両方を持つベクトル量であり、運動の記述において中心的な役割を果たします。

国際単位系（SI）における速度の単位はメートル毎秒（m/s）です。国際的な定義では「速さ（speed）」と「速度（velocity）」は関連する組立量として扱われますが、日本の計量法では「速さ」のみが物象の状態の量として規定されています。

速度と速さの区別

日常会話では「速度」と「速さ」は混同されがちですが、物理学では明確に区別されます。速さは速度の大きさ（絶対値）を表すスカラー量であり、方向の情報を含みません。一方で速度は、移動の方向を含めたベクトル量です。

平均速度と瞬間速度

物体の運動を記述する際、時間区分に応じた速度の定義が用いられます。

平均速度

ある時間間隔における位置の変化量（変位）を、その経過時間で割ったものを平均速度と呼びます。時刻 t1 から t2 までの位置の変化を位置ベクトル x1, x2 で表すと、平均速度は以下の式で求められます。

瞬間速度

時間間隔を限りなくゼロに近づけた極限における速度を瞬間速度と呼びます。これは位置ベクトルを時間 t で微分したものであり、特定の時刻における物体の運動状態を正確に示します。

関連する概念

速度の概念は、回転運動における角速度や、特定の現象の変化率を示す反応速度など、物理学の幅広い分野で応用されています。また、運動の初期状態における速度を「初速度」、抵抗によって一定となった速度を「終端速度」と呼びます。