Natychmiastowa a średnia prędkość
Prędkość jest bardzo ważnym pojęciem omawianym w mechanice. Wiele właściwości obiektu, takich jak energia kinetyczna i lepkość, zależy od prędkości obiektu. Pojęcie prędkości jest szeroko stosowane w dziedzinach takich jak kinetyka, kinematyka, dynamika, astrofizyka, a nawet inżynieria. Niezbędne jest właściwe zrozumienie pojęć prędkości chwilowej i prędkości średniej, aby osiągnąć sukces w takich dziedzinach. W tym artykule omówimy, czym jest prędkość chwilowa i prędkość średnia, ich podobieństwa, definicje prędkości chwilowej i prędkości średniej oraz na koniec różnica między prędkością średnią a prędkością chwilową.
Co to jest prędkość chwilowa?
Najpierw należy zrozumieć pojęcie prędkości, aby właściwie zrozumieć pojęcie prędkości chwilowej. 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. Prędkość obiektu jest bezpośrednio związana z energią kinetyczną obiektu. 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. Chwilowa prędkość obiektu to odległość, jaką obiekt przebył w nieskończenie krótkim czasie. Jest to matematycznie oznaczane jako dx/dt, gdzie x jest wektorem przemieszczenia. Prędkość chwilową można uznać za prędkość, którą obiekt natychmiast odczuwa. Prędkość chwilowa jest funkcją czasu. W przypadku obiektu znajdującego się pod działaniem siły wypadkowej prędkość chwilowa zawsze się zmienia. Dla obiektu poruszającego się ze stałą prędkością, chwilowa prędkość jest stałą.
Jaka jest średnia prędkość?
Średnia prędkość to średnia z chwilowych prędkości w pewnym okresie czasu. Ponieważ jest to trudne do uzyskania, stosuje się prostą metodę do obliczenia średniej prędkości. 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 średnią prędkością a chwilową prędkością?
• Dla danej podróży prędkość chwilowa jest funkcją czasu, ale prędkość średnia jest stałą.
• Wektor średniej prędkości leży zawsze w kierunku przemieszczenia. Dlatego prędkość średnia jest niezależna od drogi, ale wektor prędkości chwilowej zależy od obranej drogi.
