Sebességátlagos a mobil helyzetének (elmozdulásának) egy referenciakerethez viszonyított változása egy bizonyos időtartam alatt. Az átlagsebesség mértékegysége a SI, a méter másodpercenként (m / s).
Nézis: Egységesen változatos mozgás (MUV) - összefoglalás és gyakorlatok
Mi az átlagos sebesség?
Az átlagos sebesség a Vektor nagysága ami a lépés vége és kezdő helyzete közötti különbségektől függ. A Forma-1-es verseny során például az autók nagyon magasan fejlődhetnek azonnali sebességa verseny végén azonban visszatérnek kiinduló helyzetükhöz. Ily módon átlagos sebessége az egész út során nulla volt.
Mivel az átlagos sebesség kizárólag a pozíciók közötti különbségtől függ, nem számít, ha egy test legtöbbször álló helyzetben maradt, felgyorsult, például. Szeretne többet megtudni? Nézze meg a egységes mozgás.
Az alábbiakban bemutatjuk az átlagos sebesség kiszámításához használt képletet, vegye figyelembe:
vm - átlagos sebesség (m / s)
ΔS - elmozdulás (m / s)
sF - véghelyzet (m)
S0 kiinduló helyzet (m)0s
Az átlagsebesség fontos részlete, hogy nem keverhető össze a sebességgel átlagos sebesség. Ez csak akkor lehetséges, ha az útvonal egyes részein eltöltött idő azonos az egyes sebességeknél. Ezt a fajta átlagot hívják: harmonikus középérték.
Átlagos sebesség kiszámítása
Grafikusan megérthetjük az átlagos sebességet, mint lejtő a helyzet egyenes vonalának függvénye az idő függvényében, annál inkább hajló ez egyenes, annál nagyobb a tied sebességátlagos. Ebben az értelemben megértjük, hogy az átlagsebességet a lejtő az egyenes vonala.
Többet tud: Egységes mozgásgrafika
Vegye figyelembe a következő diagramot, amely az x pozíciót az időhöz viszonyítja:
Ha ki akarjuk számolni a grafikon által szemlélt mozgás átlagos sebességét, akkor azt ki kell számolnunk együtthatószögletes. Ehhez válasszuk ki a t = 0 s és a t = 0,5 s pontokat, amelyek megfelelnek az x (t) = 0 m és x (t) = 1,5 m helyeknek, az alábbiak szerint:
Hozzáférés is: Gyakorlatok az egységes mozgásról? Kattints ide!
Az átlagos sebesség képletének alkalmazásával azt tapasztaltuk, hogy ez a mobil átlagosan háromméter másodpercenként. Az alábbiakban ábrázoljuk a pozíciót az idő függvényében kettőbútor különböző, amelyek közül az egyik (sárga színnel) felgyorsul:
Ne feledje, hogy a t = 0,0 s és t = 1,0 s pillanatok között a két mobil azonos távolságot tett meg: x = 2,0 m. Tehát ebben az időszakban, bár vannak mozdulatoksok különböző, a képen látható bútorok ugyanolyan átlagos sebességgel rendelkezettazonban ez már nem igaz a t = 1,0 s-nál nagyobb időpillanatokra.
Lásd még:Mekkora a fény sebessége? Hozzáférés és felfedezés
Mert ez egy nagyságvektor, O elmozdulás ilyenként kell kiszámítani, figyelembe véve a végső és a kezdeti helyzet különbségét, a tér három irányában. Egyes esetekben azonban, például a TanításÁtlagos, csak egyet vesznek figyelembe iránynak,-nekmozgalom, hogy csak arra van szükség kivonni az S pozíciók moduljaiF és S0. Nézze meg a megoldott gyakorlat példa ról ről sebességátlagosegy egyenes mentén:
Példa - Egy autó elhagyja a várost, amely egyenes autópálya 640-es kilométerének szélén található. Két órával később ugyanezen az autópálya 860-as kilométerénél van. Határozza meg ennek az autónak az átlagos sebességét.
Felbontás:
Az átlagos sebesség kiszámításához tegyük fel, hogy az autó elmozdulása megegyezik az általa lefedett teljes területtel: 220 km. Ezután csak el kell osztanunk ezt a távolságot és a megtételéhez szükséges időt:
A helyzet mellett a tankönyvekben több olyan gyakorlat is található, amelyekben a mozgásról tehát átlagos skaláris sebességről beszélünk, olyan fizikai fogalomról, amely nem túl koherens, mivel minden sebesség igen vektor. Ebben az esetben azt kell érteni, hogy ezek a gyakorlatok a modul vagy a sebesség nagysága.
Ezt az átlagos skaláris sebességet viszont a térteljesutazottMegosztottszőrmeszünetban benidő. Az átlagos sebesség és az átlagsebesség közötti különbségekről később még egy kicsit beszélünk.
Átlagos sebesség és átlagos skaláris sebesség
A átlagos skaláris sebesség a milyen gyorsan mozog egy bútordarab, függetlenül mozgásának irányától és irányától. Ezért ez a sebesség az átlagos sebesség sajátos esete, amikor a mobil mindig ugyanabba az irányba és ugyanabba az irányba mozog.
Az átlagos sebesség jelentése viszont sokkal tágabb, és utalhat például egy test mozgására a tér három irányában.
Most bemutatjuk az átlagos skaláris sebesség kiszámításához használt képletet:
Nézzünk meg egy példát ennek a képletnek a használatára:
Példa - Egy utazó egy 120 km-es utat szeretne teljesíteni 60 km / h átlagos sebességgel. Tudva, hogy az utazó az út háromnegyedét 50 km / h sebességgel teljesítette, meddig tart? haladjon az út hátralévő részében, hogy teljesítse azt az átlagos sebességének megfelelően tervezett?
Felbontás:
A gyakorlat szerint az utazó 60 km / m átlagos sebességgel szeretné teljesíteni útját. Tudva, hogy a megtett út 120 km, arra a következtetésre jutunk, hogy az utazás időtartama 2 óra legyen.
A nyilatkozat szerint az utazó a 120 km-es út háromnegyedét (¾) (azaz 90 km-t) 50 km / h sebességgel tette meg. Ebben az esetben kiszámoljuk az utazás adott részére fordított időt.
A kapott eredmény azt jelzi, hogy csak 0,2 óra van hátra az út teljesítéséhez, mivel a teljes időnek 2,0 órának kell lennie. Ezen túlmenően, mivel 1 óra 60 perc, az utazónak legfeljebb az utazást kell befejeznie 12 perc.
Ha a gyakorlat kéri, akkor kiszámítható az átlagsebesség is, amelyet az utasnak meg kell fejlesztenie a fennmaradó útvonalon, ehhez csak megosztani azt a helyet, amelyet a hátralévő idő nem fedezett le, nézze meg, hogyan:
A kapott eredmény azt jelzi, hogy az útvonal tervezett átlagos sebesség szerinti teljesítéséhez az utasnak 150 km / h sebességgel kell haladnia.
Nézis: Tudja meg, mit érdemes tanulmányoznia a mechanikáról az Enem vizsgán
Átlagos vektorsebesség
A vektor sebessége az átlagot a szabályaiösszegvektor.
Az ábrán megmutatjuk a pozíciókat (x0yy0) és (xFyyF) a mobil a referencia (0,0) vonatkozásában:
Az ábra kétdimenziós mozgást mutat, amelyben egy mobil S pozícióból indul0 (2, 5) és elmozdul az S pozícióbaF (6, 1), tehát elmozdulása, vagyis a végső és a kezdeti helyzet közötti különbség (4, -4) volt. A piros nyilak azok a pozícióvektorok, amelyek az objektumot a kerethez viszonyítva (0,0) keresik.
Tegyük fel, hogy ez az elmozdulás 2,0 másodpercnek megfelelő időintervallumban történt, ebben az esetben az átlagos vektorsebesség modulusának kiszámításához meg kell határozni a vektor modulelmozdulás, amelyet a Pitagorasz-tétel alapján kaphatunk meg, mivel az x és y irány merőleges egymásra:
Miután meghatározta az elmozdulási modult, csak használja a képletadsebességátlagos, elosztva az eredményt a mozgás időintervallumával:
Átlagos sebesség összefoglaló
Sebességátlagos az oka a elmozdulás ez a szünetban benidő ahol egy mozgás történik.
Elmozdulás van nagyságvektor, mérve különbség között pozíciókatVégső és a kezdeti egy mozgalom.
A sebességátlagos nem keverhető össze a átlagosasebességek, ez csak akkor lehetséges, ha az időintervallum, amelyben a mobil az egyes sebességeken maradt, egyenlő.
Sebességátlagos é különböző ban ben átlagos skaláris sebesség, ez utóbbi egy sajátos eset, amikor a mobil egyenes vonalban, egyetlen irányban és irányban mozog.
Megoldott gyakorlatok átlagos sebességgel
1. kérdés) A Forma-1-es autók 1,0 km hosszú körpályát tesznek meg, 20 másodpercet vesz igénybe egy kör teljesítése, miután rajtból indulnak, ami egy kör végét is jelzi. Az alternatíva, amely helyesen jeleníti meg a jármű átlagos sebességmodulját egy teljes kör alatt, a következő:
a) 50 m / s
b) 0 m / s
c) 180 m / s
d) 20 m / s
e) 45 m / s
Sablon: B betű
Felbontás:
A gyakorlat megoldásához ne feledje, hogy az átlagos sebesség vektor és közvetlenül függ az elmozdulástól, amely ebben az esetben megegyezik nulla, mivel egy kör megtétele után az autó ugyanabban a helyzetben van, ahonnan elindult, tehát átlagos sebessége nulla.
2. kérdés) Csomag elhagyása érdekében a kézbesítő két perccel északabbra és három háztömbnyire keletre halad 15 percen belül. Az utcák hosszát figyelmen kívül hagyva és figyelembe véve, hogy az egyes blokkok hossza 50 m, határozza meg a postás által kifejlesztett átlagsebességet és átlagsebességet km / h-ban.
a) 0,7 km / h és 3,6 km / h
b) 2,5 km / h és 4,0 km / h
c) 5,0 km / h és 4,0 km / h
d) 2,0 km / h és 1,0 km / h
e) 0,9 km / g és 2,7 km / h
Sablon: A betű
Felbontás:
A gyakorlat szerint a kézbesítő három háztömböt mozgat keletre és két háztömböt északra, ezeknek a blokkoknak a hossza 50 m. Így tudjuk, hogy a kézbesítő teljes területe 250 m (0,25 km), mivel öt különböző blokkon haladt át.
Az eddig megszerzett információkkal, például a teljes megtett térrel (250 m) és az átviteli idővel (15 perc = 0,25 óra) könnyen kiszámítható annak átlagos skaláris sebessége:
Az átlagos sebesség viszont kissé összetettebb. Ennek kiszámításához meg kell határozni a postás vektor elmozdulását. Ebben az esetben tudjuk, hogy a postás vízszintesen (kelet felé haladva) 150 m-rel, függőlegesen (észak felé haladva) 100 m-rel elmozdult. Az elmozdulás eléréséhez a Pitagorasz-tételt kell alkalmazni, vegye figyelembe:
Végül, hogy megtudjuk ennek a kézbesítőnek a sebességét, másodpercekben elosztottuk a megtett távolságot a teljes idővel:
A kapott információkat összegyűjtve azt találtuk, hogy a kézbesítő átlagos vektorsebessége 0,7 km / h, míg átlagos sebessége 3,6 km / h.
Rafael Hellerbrock
Fizikatanár
Forrás: Brazil iskola - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-velocidade-media.htm