Okamžitá vs. průměrná rychlost
Rychlost je velmi důležitý pojem diskutovaný v mechanice. Mnoho vlastností objektu, jako je kinetická energie a viskozita, závisí na rychlosti objektu. Koncept rychlosti je široce používán v oborech, jako je kinetika, kinematika, dynamika, astrofyzika a dokonce i inženýrství. Aby bylo možné v těchto oblastech vynikat, je nezbytné správně rozumět pojmům okamžitá rychlost a průměrná rychlost. V tomto článku budeme diskutovat o tom, co je okamžitá rychlost a průměrná rychlost, jejich podobnosti, definice okamžité rychlosti a průměrné rychlosti a nakonec rozdíl mezi průměrnou rychlostí a okamžitou rychlostí.
Co je okamžitá rychlost?
Člověk musí nejprve porozumět konceptu rychlosti, abychom správně pochopili koncept okamžité rychlosti. Rychlost je fyzikální veličina tělesa. Okamžitá rychlost může být dána jako okamžitá rychlost objektu se směrem, kterým se objekt v daném okamžiku pohybuje. V Newtonově mechanice je rychlost definována jako rychlost změny posunutí. Jak rychlost, tak výchylka jsou vektory. Mají kvantitativní hodnotu a směr. Samotná kvantitativní hodnota rychlosti se nazývá modul rychlosti. To se rovná rychlosti objektu. Rychlost objektu přímo souvisí s kinetickou energií objektu. Teorie relativity navrhuje pokročilejší verzi, o které se zde nemluví. Teorie relativity také naznačuje, že pozorovaná hmotnost objektu se zvyšuje, když se zvyšuje rychlost objektu. Rychlost objektu je závislá pouze na změnách časoprostorových souřadnic objektu. Okamžitá rychlost objektu je vzdálenost, kterou objekt urazil za nekonečně malý čas. To je matematicky označeno jako dx/dt, kde x je vektor posunutí. Okamžitou rychlost lze považovat za rychlost, kterou objekt okamžitě cítí. Okamžitá rychlost je funkcí času. Pro objekt umístěný pod síťovou silou se okamžitá rychlost vždy mění. Pro objekt pohybující se konstantní rychlostí je okamžitá rychlost konstantní.
Co je průměrná rychlost?
Průměrná rychlost je průměr okamžitých rychlostí za určité časové období. Protože je obtížné to získat, používá se pro výpočet průměrné rychlosti snadná metoda. Průměrná rychlost pohybu je celková vzdálenost, kterou objekt urazí, dělená časem, který cesta zabere. Pokud je dráha objektu přímka, lze snadno získat vektor pro průměrnou rychlost. Další metodou pro získání průměrné rychlosti je integrace okamžité rychlosti s ohledem na čas cesty. Tím se získá vzdálenost, kterou objekt urazí. Vydělením tohoto množství časem stráveným na cestě lze vypočítat průměrnou rychlost.
Jaký je rozdíl mezi průměrnou rychlostí a okamžitou rychlostí?
• Pro danou cestu je okamžitá rychlost funkcí času, ale průměrná rychlost je konstantní.
• Vektor průměrné rychlosti je vždy ve směru posunutí. Proto je průměrná rychlost nezávislá na dráze, ale vektor okamžité rychlosti závisí na dráze.
