Średnia prędkość, sposób, w jaki jest obliczane i rozstrzygnięte ćwiczenie

Średnia prędkość W przypadku cząstki mobilnej jest ona definiowana jako przyczyna między różnicą pozycji, której doświadcza a przedział czasowy zastosowany w zmianie. Najprostsza sytuacja to taka, w której cząstka porusza się wzdłuż linii prostej reprezentowanej przez oś x.

Załóżmy, że obiekt mobilny zajmuje pozycje X₁ i x₂ W czasach t₁ oraz T₂ odpowiednio. Definicja średniej prędkości v_M Jest matematycznie reprezentowany w następujący sposób:

Jednostki v_M W systemie międzynarodowym są one mierniki/drugie (M/s). Inne wspólne jednostki użytkowania, które pojawiają się w tekstach i urządzeniach mobilnych, to: km/h, cm/s, mile/h, stopy/s i więcej, pod warunkiem, że są to formularz długości/czasu.

Grecka litera „δ” czyta „Delta” i służy do podsumowania różnicy między dwiema ilościami.

[TOC]

Charakterystyka średniego wektora prędkości v_M

Średnia prędkość jest ważną cechą ruchu. Źródło: Pixabay

Średnia prędkość jest wektorem, ponieważ jest związana ze zmianą pozycji, która z kolei jest znana jako Przemieszczenie wektora.

Ta jakość jest reprezentowana odważnym lub strzałką nad literą, która wyznacza wielkość. Jednak w wymiarze jedynym możliwym kierunkiem jest kierunek osi x, a zatem można go wydać z zapisem wektora.

Ponieważ wektory mają wielkość, kierunek i znaczenie, początkowe spojrzenie na równanie wskazuje, że średnia prędkość będzie miała ten sam kierunek i sens jak przemieszczenie.

Wyobraź sobie cząstkę przykładu poruszającego się wzdłuż linii prostej. Aby opisać swój ruch, należy wskazać punkt odniesienia, który będzie „pochodzeniem” i zostanie oznaczony jako lub.

Cząstka może się odsunąć lub zbliżać lub, w lewo lub w prawo. Możesz także użyć dużo lub mało czasu, aby osiągnąć określoną pozycję.

Może ci służyć: ciepło: wzory i jednostki, cechy, sposób ich mierzenia, przykłady

Wspomniane wielkości: pozycja, przemieszczenie, przedział czasu i średnia prędkość, opisują zachowanie cząstki podczas poruszania się. Chodzi o wielkości Kinematyczny.

Aby rozróżnić pozycje lub lokalizacje po lewej stronie lub znaku (-), a te znalezione po prawej stronie lub przenoszenie znaku (+).

Średnia prędkość ma interpretację geometryczną, którą można zobaczyć na poniższym rysunku. To nachylenie linii przechodzi przez punkty P i Q. Podczas przecinania pozycji w porównaniu do pozycji. Czas w dwóch punktach jest to linia wysuszenie.

Geometryczna interpretacja średniej prędkości, jako nachylenie linii, która łączy punkty P i Q. Źródło: すじにく シチュー [CC0].

Oznaki średniej prędkości

Do następującej analizy należy to wziąć pod uwagę T₂ > t₁. To znaczy następujący moment jest zawsze większy niż prąd. Tą drogą T₂ - T₁ Jest zawsze pozytywny, co zwykle ma sens codziennie.

Wówczas znak średniej prędkości zostanie określony przez X₂ - X₁. Zauważ, że jest to ważne.

Lub „do przodu” lub „z powrotem”, jak czytelnik woli.

Jeśli średnia prędkość jest pozytywna, oznacza to średnio wartość "X„Wzrost rośnie z czasem, chociaż nie oznacza to, że w pewnym momencie mógł się zmniejszyć - Δt -.

Jednak w kategoriach globalnych, pod koniec czasu Δt, Zakończyła z większą pozycją niż ta, którą miała na początku. Szczegóły ruchu są ignorowane w tej analizie.

Możesz Ci służyć: trzecie prawo Newtona: aplikacje, eksperymenty i ćwiczenia

Co jeśli średnia prędkość jest ujemna? Cóż, oznacza to, że cząstka kończy się mniejszą współrzędną niż ta, z którą się zaczęła. Tryb Groso przeniósł się do tyłu. Spójrzmy na niektóre przykłady numeryczne:

Przykład 1: Biorąc pod uwagę wskazane początkowe i końcowe pozycje, wskazuj znak średniej prędkości. Gdzie cząstka poruszała się na całym świecie?

a) x₁ = 3 m; X₂ = 8 m

Odpowiedź: X₂- X₁  = 8 m - 3 m = 5 m. Pozytywna średnia prędkość, cząstka poruszała się do przodu.

b) x₁ = 2 m; X₂ = -3 m

Odpowiedź: X₂ - X₁ = -3 m -2 m = -5 m. Średnia prędkość ujemna, cząstka przesuwała się do tyłu.

 c) x₁  = - 5 m; X₂ = -12 m

Odpowiedź: X₂ - X₁   = -12 m -( -5 m) = -7 m. Średnia prędkość ujemna, cząstka przesuwała się do tyłu.

d) x₁  = - 4 m; X₂ = 10 m

Odpowiedź: X₂ - X₁  = 10 m - (-4 m) = 14 m. Pozytywna średnia prędkość, cząstka poruszała się do przodu.

Czy średnia prędkość może wynosić 0? Tak. Tak długo, jak punkt początkowy i punkt przybycia są takie same. Czy to oznacza, że ​​cząstka była koniecznie w spoczynku przez cały czas?

Nie, oznacza to tylko, że podróż była w obie strony. Może podróżował szybko, a może bardzo powoli. Na razie nie jest znane.

Średnia prędkość: wielkość skalarna

To prowadzi nas do zdefiniowania nowego terminu: Średnia prędkość. W fizyce ważne jest, aby rozróżnić wielkości wektorowe od wielkości, które nie są: skalary.

W przypadku cząstki, która wykonała podróż w obie strony, średnia prędkość wynosi 0, ale mogła być bardzo szybka, a może nie. Aby to wiedzieć, średnia prędkość jest zdefiniowana jako:

Jednostki średniej prędkości są takie same jak jednostki średniej prędkości. Podstawową różnicą między obiema wielkościami polega na tym, że średnia prędkość zawiera interesujące informacje o kierunku i kierunku cząstki.

Może ci służyć: kondensat fermioniczny: właściwości, zastosowania i przykłady

Z drugiej strony średnia prędkość dostarcza tylko informacji liczbowych. Z nią wiadomo, jak szybko lub powolne poruszyła się cząsteczka, ale nie, jeśli zrobił to do przodu lub do tyłu. Dlatego jest to wielkość skalarna. Jak je wyróżnić, aby je oznaczyć? Jednym ze sposobów jest odważne dla wektorów lub umieszczenie na nich strzałki.

I należy zauważyć, że średnia prędkość nie musi być równa średniej prędkości. W przypadku podróży w obie strony średnia prędkość wynosi zero, ale średnia prędkość nie. Oba mają tę samą wartość liczbową, gdy zawsze podróżują w tym samym kierunku.

Ćwiczenie rozwiązane

Wracasz do domu cicho ze szkoły z prędkością 95 km/h na 130 km. Zacznij padać i zmniejsza prędkość do 65 km/h. W końcu wraca do domu po prowadzeniu przez 3 godziny i 20 minut.

a) Jak daleko jest twój szkolny dom?

b) Jaka była średnia prędkość?

Odpowiedzi:

a) Konieczne są niektóre poprzednie obliczenia:

Podróż jest podzielona na dwie części, całkowita odległość to:

D = D1+ D₂, Z D1 = 130 km

Całkowity czas wynosi 3 godziny i 20 minut = 3 + 1/3 godziny = 10/3 godziny = 3.33 godziny (konieczne jest umieszczenie tych samych jednostek na czas, w tym przypadku godziny to właściwe).

T2 = 3.33 - 1.37 godzin = 1.96 godzin

Obliczanie d_2:

D₂ = 65 km/h x 1.96 H = 125. 4 km.

Szkoła to D1+ D₂ = 255.4 km od domu.

b) Teraz możesz znaleźć średnią prędkość:

Bibliografia

1. Giancoli, zm. Fizyka. Zasady z aplikacjami. Szósta edycja. Prentice Hall. 21-22.
2. Resnick, r. (1999). Fizyczny. Tom 1. Trzecie wydanie po hiszpańsku. Meksyk. Continental Editorial Company S.DO. c.V. 20-21.
3. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fizyka nauk i inżynierii. Tom 1. 7mama. Wydanie. Meksyk. Redaktorzy edukacyjni Cengage. 21-23.