Kecepatanrata-rata adalah variasi posisi (perpindahan) dari ponsel dalam kaitannya dengan kerangka acuan selama periode waktu tertentu. Satuan ukuran untuk kecepatan rata-rata, menurut SI, adalah meter per detik (m/s).
Lihatjuga: Gerakan bervariasi seragam (MUV) - ringkasan dan latihan
Apa itu kecepatan rata-rata?
Kecepatan rata-rata adalah kebesaran vektor Vector yang tergantung pada perbedaan antara posisi akhir dan awal gerakan. Selama balapan Formula 1, misalnya, mobil bisa berkembang sangat tinggi kecepatan instan, namun, pada akhir lomba, mereka akan kembali ke posisi awal. Dengan cara ini, kecepatan rata-ratanya selama seluruh perjalanan sama dengan nol.
Karena kelajuan rata-rata secara eksklusif bergantung pada perbedaan antara posisi, tidak masalah jika benda tetap diam sebagian besar waktu atau jika benda itu dipercepat, sebagai contoh. Ingin belajar lebih banyak? Lihat teks kami tentang gerakan seragam.
Di bawah ini, kami menyajikan rumus yang digunakan untuk menghitung kecepatan rata-rata, perhatikan:
vsaya – kecepatan rata-rata (m/s)
S - perpindahan (m/s)
sF – posisi akhir (m)
S0 posisi awal (m)0s
Detail penting tentang kelajuan rata-rata adalah bahwa ia tidak dapat dikacaukan dengan kecepatan rata-rata. Ini hanya mungkin jika waktu yang dihabiskan untuk setiap bagian rute sama untuk setiap kecepatan. Jenis rata-rata ini disebut: arti harmonik.
Perhitungan kecepatan rata-rata
Secara grafis kita dapat memahami kecepatan rata-rata sebagai lereng dari garis lurus posisi sebagai fungsi waktu, semakin banyak condong apakah ini lurus, semakin besar milikmu kecepatanrata-rata. Dalam pengertian ini, kita memahami bahwa kecepatan rata-rata diukur dengan lereng dari garis lurus.
Tahu lebih banyak: Grafis Gerak Seragam
Perhatikan grafik berikut yang menghubungkan posisi x dengan waktu:
Jika kita ingin menghitung kecepatan rata-rata gerakan yang digambarkan oleh grafik, kita perlu menghitungnya koefisiensudut. Untuk itu, mari kita pilih titik-titik t = 0 s dan t = 0.5 s, sesuai dengan posisi x (t) = 0 m dan x (t) = 1,5 m, seperti gambar di bawah ini:
Juga akses: Latihan tentang gerakan seragam? Klik disini!
Dengan menerapkan rumus kecepatan rata-rata, kami menemukan bahwa ponsel ini bergerak, rata-rata, tigameter setiap detik. Di bawah ini kami membuat grafik posisi sebagai fungsi waktu untuk duamebel berbeda, salah satunya (berwarna kuning) dipercepat:
Perhatikan bahwa, antara waktu t = 0,0 s dan t = 1,0 s, kedua mobil menempuh jarak yang sama: x = 2,0 m. Jadi, selama periode waktu ini, meskipun mereka gerakanbanyak perbedaan, furnitur yang digambarkan memiliki kecepatan rata-rata yang sama, namun, ini tidak lagi berlaku untuk waktu yang lebih besar dari t = 1,0 s.
Lihat juga:Berapakah kecepatan cahaya? Akses dan temukan
Karena itu adalah kebesaranvektor, HAI pemindahan itu harus dihitung seperti itu, dengan mempertimbangkan perbedaan antara posisi akhir dan awal, dalam tiga arah ruang. Namun, dalam beberapa kasus, seperti yang sering disajikan dalam buku-buku PengajaranRata-rata, hanya satu yang diperhitungkan arahdarigerakan, sehingga hanya perlu untuk mengurangi modul posisi SF dan S0. Lihat contoh latihan yang diselesaikan tentang kecepatanrata-ratasepanjang lurus:
Contoh – Sebuah mobil meninggalkan kota yang terletak di tepi kilometer 640 dari jalan raya yang lurus. Dua jam kemudian, sudah berada di kilometer 860 dari jalan raya yang sama. Tentukan kecepatan rata-rata mobil ini.
Resolusi:
Untuk menghitung kelajuan rata-rata, anggap saja perpindahan mobil sama dengan total ruang yang ditempuhnya: 220 km. Kemudian, kita hanya perlu membagi jarak ini dan waktu yang diperlukan untuk menempuhnya:
Seperti halnya situasi ini, ada beberapa latihan di buku teks di mana arah dan maknanya gerakan, oleh karena itu, kita berbicara tentang kecepatan skalar rata-rata, sebuah konsep fisik yang tidak terlalu koheren, karena semua kecepatan adalah vektor. Dalam hal ini, yang harus dipahami adalah bahwa latihan ini mengacu pada modul atau besaran kecepatan.
Kecepatan skalar rata-rata ini, pada gilirannya, ditentukan oleh ruangtotalbepergianTerbagibuluistirahatdiwaktu. Kami akan berbicara lebih banyak tentang perbedaan antara kecepatan rata-rata dan kecepatan rata-rata nanti.
Kecepatan rata-rata dan kecepatan skalar rata-rata
ITU kecepatan skalar rata-rata digunakan untuk mendefinisikan seberapa cepat sebuah perabot bergerak, terlepas dari arah dan arah gerakannya. Oleh karena itu, kecepatan ini adalah kasus tertentu dari kecepatan rata-rata, di mana ponsel selalu bergerak dalam arah yang sama dan dalam arah yang sama.
Arti kecepatan rata-rata, pada gilirannya, jauh lebih luas, dan dapat merujuk pada pergerakan tubuh dalam tiga arah ruang, misalnya.
Sekarang kami menyajikan rumus yang digunakan untuk menghitung kecepatan skalar rata-rata:
Mari kita lihat contoh penggunaan rumus ini:
Contoh – Seorang musafir ingin menyelesaikan perjalanan sejauh 120 km dengan kecepatan rata-rata 60 km/jam. Mengetahui bahwa pengelana telah menempuh tiga perempat perjalanan dengan kecepatan 50 km/jam, berapa lama waktu yang dibutuhkan? menempuh sisa jalan untuk menyelesaikannya sesuai dengan kecepatan rata-rata yang dia miliki berencana?
Resolusi:
Menurut latihan, pengelana ingin menyelesaikan perjalanannya dengan kecepatan rata-rata 60 km/m. Mengetahui bahwa jalur yang akan ditempuh adalah 120 km, disimpulkan bahwa durasi perjalanan Anda harus 2 jam.
Menurut pernyataan tersebut, pelancong menempuh tiga perempat (¾) dari perjalanan 120 km (yaitu, 90 km) dengan kecepatan 50 km/jam. Dalam hal ini, kita akan menghitung waktu yang dibutuhkan untuk bagian perjalanan tersebut.
Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa hanya tersisa 0,2 jam untuk menyelesaikan perjalanan, karena total waktu harus 2,0 jam. Selain itu, karena 1 jam adalah 60 menit, pelancong harus mengakhiri perjalanannya, paling lama, dalam 12 menit.
Jika diminta oleh latihan, juga dimungkinkan untuk menghitung kecepatan rata-rata yang harus dikembangkan pelancong pada rute yang tersisa, untuk itu, cukup untuk berbagi ruang yang belum dia tutupi oleh waktu yang tersisa, Lihat bagaimana:
Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa untuk menyelesaikan rute sesuai dengan kecepatan rata-rata yang direncanakan, pemudik harus bergerak dengan kecepatan 150 km/jam.
Lihatjuga: Cari tahu apa yang harus Anda pelajari tentang Mekanika untuk ujian Enem
Kecepatan vektor rata-rata
ITU kecepatan vektor rata-rata harus dihitung menurut peraturan darijumlahvektor.
Pada gambar kami menunjukkan posisi (x0Y y0) dan (xFY yF) dari ponsel dalam kaitannya dengan referensi (0,0):
Gambar tersebut menunjukkan gerakan dua dimensi, di mana ponsel dimulai dari posisi S0 (2, 5) dan pindah ke posisi SF (6, 1), dengan demikian perpindahannya, yaitu perbedaan antara posisi akhir dan awal, adalah (4, -4). Panah merah adalah vektor posisi, yang menempatkan objek dalam kaitannya dengan bingkai (0,0).
Mari kita asumsikan perpindahan ini terjadi dalam selang waktu yang sama dengan 2,0 detik, dalam hal ini, untuk menghitung modulus kecepatan vektor rata-rata, perlu ditentukan modul vektorpemindahan, yang dapat diperoleh dengan teorema Pythagoras, karena arah x dan y saling tegak lurus:
Setelah menentukan modul perpindahan, gunakan saja rumusmemberikecepatanrata-rata, membagi hasil dengan interval waktu di mana gerakan terjadi:
Ringkasan kecepatan rata-rata
Kecepatanrata-rata adalah alasan antara pemindahan ini adalah istirahatdiwaktu dimana suatu gerakan terjadi.
Pemindahan aku s kebesaranvektor, diukur oleh perbedaan diantara posisiTerakhir dan awal dari sebuah gerakan.
ITU kecepatanrata-rata tidak dapat dikacaukan dengan rata-ratadarikecepatan, ini hanya mungkin jika interval waktu di mana sebuah ponsel tetap berada pada masing-masing kecepatan adalah sama.
Kecepatanrata-rata é berbeda di kecepatan skalar rata-rata, yang terakhir adalah kasus tertentu, di mana ponsel bergerak dalam garis lurus, dalam satu arah dan arah.
Latihan yang diselesaikan dengan kecepatan rata-rata
Pertanyaan 1) Sebuah mobil Formula 1 menempuh lintasan melingkar sepanjang 1,0 km, membutuhkan waktu 20 detik untuk menyelesaikan satu putaran, setelah memulai dari awal, yang juga menandai akhir putaran. Alternatif yang menampilkan modul kecepatan rata-rata kendaraan ini dengan benar selama satu putaran penuh adalah:
a) 50 m/s
b) 0 m/s
c) 180 m/s
d) 20 m/s
e) 45 m/s
Templat: Huruf b
Resolusi:
Untuk menyelesaikan latihan ini, ingatlah bahwa kecepatan rata-rata adalah vektor dan bergantung langsung pada perpindahan, yang dalam hal ini sama dengan nol, karena, setelah menyelesaikan satu putaran, mobil berada di posisi yang sama dari mana ia mulai, sehingga kecepatan rata-ratanya sama dengan nol.
Pertanyaan 2) Untuk meninggalkan sebuah paket, seorang pengantar melakukan perjalanan dua blok ke utara dan tiga blok ke timur, dalam rentang waktu 15 menit. Dengan mengabaikan panjang jalan dan memperhitungkan panjang setiap balok adalah 50 m, tentukan kelajuan rata-rata dan kelajuan rata-rata, dalam km/jam, yang dikembangkan oleh tukang pos.
a) 0,7 km/jam dan 3,6 km/jam
b) 2,5 km/jam dan 4,0 km/jam
c) 5,0 km/jam dan 4,0 km/jam
d) 2,0 km/jam dan 1,0 km/jam
e) 0,9 km/g dan 2,7 km/jam
Templat: Huruf a
Resolusi:
Menurut latihan, petugas pengiriman memindahkan tiga balok ke timur dan dua balok ke utara, dengan panjang masing-masing balok adalah 50 m. Jadi, kita tahu bahwa total ruang yang dicakup oleh pengantar adalah 250 m (0,25 km), saat ia melewati lima blok yang berbeda.
Dengan informasi yang diperoleh sejauh ini, seperti total ruang yang ditempuh (250 m) dan waktu transfer (15 menit = 0,25 jam), mudah untuk menghitung kecepatan skalar rata-ratanya:
Kecepatan rata-rata, pada gilirannya, sedikit lebih kompleks. Untuk menghitungnya, perlu untuk menentukan perpindahan vektor tukang pos. Dalam hal ini kita tahu bahwa tukang pos telah bergerak 150 m ke arah horizontal (ke timur) dan 100 m ke arah vertikal (ke utara). Untuk mendapatkan perpindahannya, perlu menerapkan teorema Pythagoras, perhatikan:
Akhirnya, untuk mengetahui kecepatan pengantar ini, kami membagi jarak yang ditempuh dengan total waktu dalam detik:
Mengumpulkan informasi yang diperoleh, kita mendapatkan bahwa kecepatan vektor rata-rata petugas pengiriman adalah 0,7 km/jam, sedangkan kecepatan rata-ratanya adalah 3,6 km/jam.
Oleh Rafael Hellerbrock
guru fisika
Sumber: Sekolah Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-velocidade-media.htm
