Azonnali vs átlagos sebesség
A sebesség a mechanikában tárgy alt nagyon fontos fogalom. Az objektum számos tulajdonsága, például a kinetikus energia és a viszkozitás függ a tárgy sebességétől. A sebesség fogalmát széles körben használják olyan területeken, mint a kinetika, kinematika, dinamika, asztrofizika és még a mérnöki tudomány is. Létfontosságú a pillanatnyi sebesség és az átlagsebesség fogalmának megfelelő megértése ahhoz, hogy kitűnjünk ezeken a területeken. Ebben a cikkben megvitatjuk, mi a pillanatnyi sebesség és az átlagsebesség, ezek hasonlóságai, a pillanatnyi sebesség és az átlagsebesség definíciói, és végül az átlagos sebesség és a pillanatnyi sebesség közötti különbség.
Mi az a pillanatnyi sebesség?
Először meg kell érteni a sebesség fogalmát, hogy megfelelően megértsük a pillanatnyi sebesség fogalmát. A sebesség a test fizikai mennyisége. A pillanatnyi sebesség a tárgy pillanatnyi sebességeként adható meg azzal az iránnyal, ahogyan a tárgy abban a pillanatban mozog. A newtoni mechanikában a sebességet az elmozdulás változásának sebességeként határozzák meg. A sebesség és az elmozdulás is vektorok. Van mennyiségi értékük és irányuk. Egyedül a sebesség mennyiségi értékét nevezzük sebességmodulusnak. Ez egyenlő az objektum sebességével. Egy tárgy sebessége közvetlenül összefügg a tárgy mozgási energiájával. A relativitáselmélet egy fejlettebb változatot javasol, amelyet itt nem tárgyalunk. A relativitáselmélet azt is sugallja, hogy egy objektum megfigyelt tömege nő, ha a tárgy sebességét növeljük. Egy objektum sebessége csak az objektum tér-idő koordinátájának változásaitól függ. A tárgy pillanatnyi sebessége az a távolság, amelyet a tárgy végtelenül rövid idő alatt megtett. Ezt matematikailag dx/dt-ként jelöljük, ahol x az eltolási vektor. A pillanatnyi sebesség az a sebesség, amelyet a tárgy azonnal érez. A pillanatnyi sebesség az idő függvénye. Egy nettó erőhatás alá helyezett tárgy esetén a pillanatnyi sebesség mindig változik. Állandó sebességgel mozgó objektum esetén a pillanatnyi sebesség állandó.
Mi az átlagos sebesség?
Az átlagsebesség a pillanatnyi sebességek átlaga egy adott időszak alatt. Mivel ezt nehéz megszerezni, egy egyszerű módszert használnak az átlagsebesség kiszámítására. A mozgás átlagos sebessége a tárgy által megtett teljes távolság osztva az utazáshoz szükséges idővel. Ha az objektum útja egyenes, akkor könnyen megkaphatjuk az átlagsebesség vektorát. Egy másik módszer az átlagsebesség meghatározására az, hogy a pillanatnyi sebességet integráljuk az utazás idejével. Ez adja meg az objektum által megtett távolságot. Ezt a mennyiséget elosztva az utazáshoz szükséges idővel, kiszámítható az átlagos sebesség.
Mi a különbség az átlagos sebesség és a pillanatnyi sebesség között?
• Egy adott utazásnál a pillanatnyi sebesség az idő függvénye, de az átlagsebesség állandó.
• Az átlagsebesség vektora mindig az elmozdulás irányában van. Ezért az átlagsebesség útfüggetlen, de a pillanatnyi sebességvektor a megtett úttól függ.
