Prędkość a średnia prędkość
Prędkość jest bardzo ważną właściwością omawianą w dziedzinie mechaniki w fizyce. Prędkość obiektu opisuje, jak szybko obiekt się porusza i kierunek jego ruchu. Średnia prędkość opisuje całkowitą efektywną prędkość ruchu. Oba te pojęcia są dość podstawowe i bardzo ważne w prawie każdej gałęzi fizyki. W tym artykule omówimy, czym jest prędkość i prędkość średnia, definicje prędkości i prędkości średniej, ich podobieństwa i wreszcie różnica między prędkością a prędkością średnią.
Prędkość
Prędkość to fizyczna wielkość ciała. Prędkość chwilową można podać jako prędkość chwilową obiektu z kierunkiem, w jakim obiekt porusza się w danym momencie. W mechanice Newtona prędkość definiuje się jako szybkość zmiany przemieszczenia. Zarówno prędkość, jak i przemieszczenie są wektorami. Mają wartość ilościową i kierunek. Sama wartość ilościowa prędkości nazywana jest modułem prędkości. Jest to równe prędkości obiektu. Średnia prędkość obiektu to różnica między prędkością końcową i początkową (oddzielnie w trzech wymiarach) podzielona przez całkowity czas. Prędkość obiektu jest bezpośrednio związana z energią kinetyczną obiektu. W mechanice klasycznej energia kinetyczna obiektu jest równa połowie masy pomnożonej przez kwadrat prędkości (Ek=½ mv2). Teoria względności sugeruje bardziej zaawansowaną wersję, która nie jest tutaj omawiana. Teoria względności sugeruje również, że obserwowana masa obiektu wzrasta wraz ze wzrostem prędkości obiektu. Prędkość obiektu zależy tylko od zmian współrzędnych czasoprzestrzennych obiektu.
Średnia prędkość
Średnia prędkość to średnia z chwilowych prędkości w pewnym okresie czasu. Ponieważ jest to trudne do uzyskania, do obliczenia średniej prędkości stosuje się prostszą metodę. Średnia prędkość ruchu to całkowita odległość przebyta przez obiekt podzielona przez czas podróży. Jeśli tor obiektu jest linią prostą, łatwo można uzyskać wektor średniej prędkości. Inną metodą uzyskania średniej prędkości jest całkowanie prędkości chwilowej względem czasu podróży. Daje to odległość przebytą przez obiekt. Dzieląc tę ilość przez czas potrzebny na podróż, można obliczyć średnią prędkość.
Jaka jest różnica między prędkością a średnią prędkością?
• Prędkość obiektu jest chwilową właściwością danego ruchu, podczas gdy średnia prędkość zawsze odpowiada całkowitemu ruchowi między dwoma punktami.
• Obiekt może mieć wartość prędkości, gdy przemieszczenie wynosi zero, jednak średnia prędkość dowolnego obiektu o zerowym przemieszczeniu również wynosi zero.
• Wektor prędkości leży w chwilowym kierunku obiektu. Kierunek średniej prędkości zależy od punktu początkowego i przemieszczenia obiektu. Zawsze wektor średniej prędkości jest równoległy do wektora przemieszczenia.
