Στιγμιαία vs Μέση Ταχύτητα
Η ταχύτητα είναι μια πολύ σημαντική έννοια που συζητείται στη μηχανική. Πολλές ιδιότητες ενός αντικειμένου όπως η κινητική ενέργεια και το ιξώδες εξαρτώνται από την ταχύτητα του αντικειμένου. Η έννοια της ταχύτητας χρησιμοποιείται ευρέως σε πεδία όπως η κινητική, η κινηματική, η δυναμική, η αστροφυσική, ακόμη και η μηχανική. Είναι ζωτικής σημασίας να έχουμε σωστή κατανόηση των εννοιών της στιγμιαίας ταχύτητας και της μέσης ταχύτητας προκειμένου να διαπρέψετε σε τέτοιους τομείς. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε τι είναι η στιγμιαία ταχύτητα και η μέση ταχύτητα, οι ομοιότητές τους, οι ορισμοί της στιγμιαίας ταχύτητας και της μέσης ταχύτητας και τέλος η διαφορά μεταξύ της μέσης ταχύτητας και της στιγμιαίας ταχύτητας.
Τι είναι η Στιγμιαία Ταχύτητα;
Κάποιος πρέπει να κατανοήσει πρώτα την έννοια της ταχύτητας, για να κατανοήσει σωστά την έννοια της στιγμιαίας ταχύτητας. Η ταχύτητα είναι μια φυσική ποσότητα ενός σώματος. Η στιγμιαία ταχύτητα μπορεί να δοθεί ως η στιγμιαία ταχύτητα του αντικειμένου με την κατεύθυνση που κινείται το αντικείμενο εκείνη τη στιγμή. Στη Νευτώνεια μηχανική, η ταχύτητα ορίζεται ως ο ρυθμός μεταβολής της μετατόπισης. Τόσο η ταχύτητα όσο και η μετατόπιση είναι διανύσματα. Έχουν ποσοτική αξία και κατεύθυνση. Μόνο η ποσοτική τιμή της ταχύτητας ονομάζεται μέτρο της ταχύτητας. Αυτή είναι ίση με την ταχύτητα του αντικειμένου. Η ταχύτητα ενός αντικειμένου σχετίζεται άμεσα με την κινητική ενέργεια του αντικειμένου. Η θεωρία της σχετικότητας προτείνει μια πιο προηγμένη εκδοχή, η οποία δεν συζητείται εδώ. Η θεωρία της σχετικότητας προτείνει επίσης ότι η παρατηρούμενη μάζα ενός αντικειμένου αυξάνεται όταν αυξάνεται η ταχύτητα του αντικειμένου. Η ταχύτητα ενός αντικειμένου εξαρτάται μόνο από τις αλλαγές της χωροχρονικής συντεταγμένης του αντικειμένου. Η στιγμιαία ταχύτητα του αντικειμένου είναι η απόσταση που έχει διανύσει το αντικείμενο σε έναν απειροελάχιστο χρόνο. Αυτό συμβολίζεται μαθηματικά ως dx/dt όπου x είναι το διάνυσμα μετατόπισης. Η στιγμιαία ταχύτητα μπορεί να θεωρηθεί ως η ταχύτητα που αισθάνεται αμέσως το αντικείμενο. Η στιγμιαία ταχύτητα είναι συνάρτηση του χρόνου. Για ένα αντικείμενο που βρίσκεται κάτω από μια καθαρή δύναμη, η στιγμιαία ταχύτητα αλλάζει πάντα. Για ένα αντικείμενο που κινείται με σταθερή ταχύτητα, η στιγμιαία ταχύτητα είναι σταθερά.
Τι είναι η μέση ταχύτητα;
Μέση ταχύτητα είναι ο μέσος όρος των στιγμιαίων ταχυτήτων σε μια χρονική περίοδο. Δεδομένου ότι αυτό είναι δύσκολο να επιτευχθεί, χρησιμοποιείται μια εύκολη μέθοδος για τον υπολογισμό της μέσης ταχύτητας. Η μέση ταχύτητα μιας κίνησης είναι η συνολική απόσταση που διανύθηκε από το αντικείμενο διαιρούμενη με το χρόνο που χρειάστηκε για το ταξίδι. Εάν η διαδρομή του αντικειμένου είναι μια ευθεία γραμμή, ένα διάνυσμα για τη μέση ταχύτητα μπορεί να ληφθεί εύκολα. Μια άλλη μέθοδος για την απόκτηση της μέσης ταχύτητας είναι η ενσωμάτωση της στιγμιαίας ταχύτητας σε σχέση με το χρόνο για το ταξίδι. Αυτό αποδίδει την απόσταση που διανύει το αντικείμενο. Διαιρώντας αυτήν την ποσότητα με το χρόνο που απαιτείται για το ταξίδι, μπορεί να υπολογιστεί η μέση ταχύτητα.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της μέσης ταχύτητας και της στιγμιαίας ταχύτητας;
• Για ένα δεδομένο ταξίδι, η στιγμιαία ταχύτητα είναι συνάρτηση του χρόνου, αλλά η μέση ταχύτητα είναι σταθερά.
• Το διάνυσμα της μέσης ταχύτητας βρίσκεται πάντα στην κατεύθυνση της μετατόπισης. Επομένως, η μέση ταχύτητα είναι ανεξάρτητη διαδρομής, αλλά το διάνυσμα της στιγμιαίας ταχύτητας εξαρτάται από τη διαδρομή που ακολουθείται.
