Hastighetgenomsnitt är variationen i position (förskjutning) hos en mobil i förhållande till en referensram under en viss tidsperiod. Måttenheten för medelhastigheten, enligt SI, är mätaren per sekund (m / s).
Seockså: Enhetligt varierad rörelse (MUV) - sammanfattning och övningar
Vad är medelhastighet?
Medelhastigheten är a Vector storhet vilket beror på skillnaderna mellan slut- och startpositionerna för ett drag. Under en Formel 1-tävling kan till exempel bilar utvecklas mycket högt omedelbara hastigheterdock i slutet av loppet kommer de att ha återgått till sin startposition. På detta sätt var deras genomsnittliga hastighet under hela resan lika med noll.
Eftersom medelhastigheten uteslutande beror på skillnaden mellan positionerna, spelar det ingen roll om en kropp förblev stilla för det mesta eller om den accelererad, till exempel. Vill du lära dig mer? Kolla in vår text om enhetlig rörelse.
Nedan presenterar vi formeln som används för att beräkna medelhastigheten, notera:
vm - medelhastighet (m / s)
ΔS - förskjutning (m / s)
sF - slutlig position (m)
S0 initialposition (m)0s
En viktig detalj om medelhastigheten är att den inte kan förväxlas med genomsnittliga hastigheter. Detta är endast möjligt när tiden på varje del av rutten är densamma för var och en av hastigheterna. Denna typ av genomsnitt kallas: harmoniskt medelvärde.
Genomsnittlig hastighetsberäkning
Grafiskt kan vi förstå medelhastigheten som backe av den raka positionen som en funktion av tiden desto mer lutande är detta rakt, desto större är ditt hastighetgenomsnitt. I denna mening förstår vi att medelhastigheten mäts av backe av den raka linjen.
Veta mer: Uniform rörelsesgrafik
Titta på följande diagram som relaterar position x till tid:
Om vi vill beräkna medelhastigheten för rörelsen som illustreras av diagrammet, måste vi beräkna dess koefficientvinkel. För det, låt oss välja punkterna t = 0 s och t = 0,5 s, motsvarande positionerna x (t) = 0 m och x (t) = 1,5 m, som visas nedan:
Också tillgång: Övningar om enhetlig rörelse? Klicka här!
Genom att använda medelhastighetsformeln fann vi att den här mobilen i genomsnitt rör sig tremeter varje sekund. Nedan kartlägger vi positionen som en funktion av tiden för tvåmöbel annorlunda, varav en (i gult) accelereras:
Observera att mellan tidpunkterna t = 0,0 s och t = 1,0 s, gick de två mobilerna samma avstånd: x = 2,0 m. Så under denna tidsperiod, även om de är det rörelsermånga olika, möblerna på bilden hade samma medelhastighetemellertid är detta inte längre sant för ögonblick större än t = 1,0 s.
Se också:Vad är ljusets hastighet? Få tillgång till och upptäck
Eftersom det är en storhetvektor, O förflyttning den måste beräknas som sådan, med hänsyn till skillnaden mellan slutlig och initial position, i de tre riktningarna i rymden. Men i vissa fall, som de som ofta presenteras i böcker av UndervisningGenomsnitt, bara en tas med i beräkningen riktningavrörelse, så att det bara är nödvändigt att subtrahera modulerna för S-positionernaF och S0. Kolla in a löst träningsexempel handla om hastighetgenomsnittlängs en rak:
Exempel - En bil lämnar en stad som ligger i utkanten av kilometer 640 på en rak motorväg. Två timmar senare befinner du dig vid kilometer 860 på samma motorväg. Bestäm bilens medelhastighet.
Upplösning:
För att beräkna medelhastigheten antar du bara att bilens förskjutning är lika med det totala utrymmet som täcks av den: 220 km. Gör sedan bara uppdelningen mellan detta avstånd och den tid som behövs för att täcka det:
Förutom denna situation finns det flera övningar i läroböcker där riktningen och betydelsen av rörelse, därför talar vi om genomsnittlig skalarhastighet, ett fysiskt koncept som inte är särskilt sammanhängande, eftersom all hastighet är vektor. I det här fallet måste man förstå att dessa övningar hänvisar till modul eller hastighetens storlek.
Denna genomsnittliga skalarhastighet definieras i sin tur av PlatstotalresteDivideratpälsha sönderitid. Vi kommer att prata lite mer om skillnaderna mellan medelhastighet och medelhastighet senare.
Genomsnittlig hastighet och genomsnittlig skalarhastighet
DE genomsnittlig skalarhastighet används för att definiera hur snabbt en möbel rör sig, oavsett riktning och riktning för dess rörelse. Därför är denna hastighet ett särskilt fall av medelhastighet, där mobilen alltid rör sig i samma riktning och i samma riktning.
Betydelsen av medelhastighet är i sin tur mycket bredare och kan till exempel hänvisa till kroppens rörelse i rymdens tre riktningar.
Nu presenterar vi formeln som används för att beräkna den genomsnittliga skalära hastigheten:
Låt oss kolla in ett exempel på att använda den här formeln:
Exempel - En resenär vill genomföra en 120 km-resa med en genomsnittlig hastighet på 60 km / h. Att veta att resenären har täckt tre fjärdedelar av resan med en hastighet på 50 km / h, hur lång tid tar det resa resten av rutten för att slutföra den enligt den genomsnittliga hastighet han hade planerad?
Upplösning:
Enligt övningen vill resenären slutföra sin resa med en genomsnittlig hastighet på 60 km / m. Med tanke på att vägen som ska täckas är 120 km dras slutsatsen att resans längd ska vara 2 timmar.
Enligt uttalandet täckte resenären tre fjärdedelar (¾) av 120 km-resan (dvs. 90 km) med en hastighet på 50 km / h. I det här fallet ska vi beräkna den tid det tar för denna del av resan.
Det erhållna resultatet indikerar att det bara är 0,2 timmar kvar att resa, eftersom den totala tiden måste vara 2,0 timmar. Dessutom, eftersom 1 timme är 60 minuter, måste resenären avsluta sin resa, högst i 12 minuter.
På begäran av övningen är det också möjligt att beräkna medelhastigheten som resenären måste utveckla på den återstående rutten, för det, bara att dela det utrymme han inte har täckt av den återstående tiden, se hur:
Det erhållna resultatet indikerar att resenären måste röra sig med en hastighet av 150 km / h för att slutföra rutten enligt den planerade medelhastigheten.
Seockså: Ta reda på vad du bör studera om mekanik för Enem-examen
Genomsnittlig vektorhastighet
DE vektor hastighet genomsnittet måste beräknas enligt regler förbeloppvektor.
I figuren visar vi positionerna (x0yy0) och (xFyyF) av en mobil i förhållande till referensen (0,0):
Figuren visar en tvådimensionell rörelse, i vilken en mobil börjar från position S0 (2, 5) och flyttar till position SF (6, 1), så dess förskjutning, det vill säga skillnaden mellan slut- och initialpositionerna, var (4, -4). De röda pilarna är positionsvektorerna som lokaliserar objektet i förhållande till ramen (0,0).
Låt oss anta att denna förskjutning har inträffat i ett tidsintervall som är lika med 2,0 sekunder, i det här fallet, för att beräkna modulen för den genomsnittliga vektorhastigheten, är det nödvändigt att bestämma vektormodulförflyttning, som kan erhållas med Pythagoras sats, eftersom x- och y-riktningarna är vinkelräta mot varandra:
Efter att ha bestämt förskjutningsmodulen, använd bara formelgerhastighetgenomsnitt, dividera resultatet med det tidsintervall då rörelsen inträffade:
Genomsnittlig hastighetsöversikt
Hastighetgenomsnitt är orsaken mellan förflyttning det är ha sönderitid där en rörelse händer.
Förflyttning är storhetvektor, mätt med skillnad mellan positionerSlutlig och första av en rörelse.
DE hastighetgenomsnitt kan inte förväxlas med genomsnittavhastigheterär detta endast möjligt om tidsintervallen under vilka en mobil stannade vid var och en av hastigheterna är lika.
Hastighetgenomsnitt é annorlunda i genomsnittlig skalarhastighet, det senare är ett särskilt fall där en mobil rör sig i en rak linje, i en enda riktning och riktning.
Lösta övningar med genomsnittlig hastighet
Fråga 1) En Formel 1-bil färdas en 1,0 km lång cirkelbana och tar 20 sekunder att fullborda ett varv efter start från start, vilket också markerar slutet på ett varv. Alternativet som korrekt visar medelhastighetsmodulen för detta fordon under ett helt varv är:
a) 50 m / s
b) 0 m / s
c) 180 m / s
d) 20 m / s
e) 45 m / s
Mall: Bokstaven B
Upplösning:
För att lösa denna övning, kom bara ihåg att medelhastigheten är vektor och beror direkt på förskjutningen, vilket i detta fall är lika med noll, eftersom bilen, efter att ha avslutat ett varv, är i samma position som den startade, så dess genomsnittliga hastighet är lika med noll.
Fråga 2) För att lämna ett paket reser en leveransperson två kvarter norrut och tre kvarter österut inom en 15-minutersperiod. Bortse från längden på gatorna och ta hänsyn till att längden på varje kvarter är 50 m, bestäm medelhastigheten och medelhastigheten, i km / h, utvecklad av brevbäraren.
a) 0,7 km / h och 3,6 km / h
b) 2,5 km / h och 4,0 km / h
c) 5,0 km / h och 4,0 km / h
d) 2,0 km / h och 1,0 km / h
e) 0,9 km / g och 2,7 km / h
Mall: Bokstaven A
Upplösning:
Enligt övningen flyttar leveranspersonen tre kvarter i öster och två kvarter i norr, varvid längden på vart och ett av dessa block är 50 m. Således vet vi att leveranspersonens totala utrymme är 250 m (0,25 km) när han passerade fem olika kvarter.
Med den information som hittills erhållits, såsom det totala utrymmet (250 m) och överföringstiden (15 minuter = 0,25 h), är det enkelt att beräkna dess genomsnittliga skalhastighet:
Medelhastigheten är i sin tur lite mer komplex. För att beräkna det är det nödvändigt att bestämma brevbärarens vektorförskjutning. I det här fallet vet vi att brevbäraren har rört sig 150 m i horisontell riktning (går österut) och 100 m i vertikal riktning (går norrut). För att få sin förskjutning är det nödvändigt att tillämpa Pythagoras sats, notera:
Slutligen, för att ta reda på hastigheten för denna leveransperson, delade vi avståndet med den totala tiden i sekunder:
Genom att samla in den erhållna informationen har vi att leveransmanens genomsnittliga vektorhastighet är 0,7 km / h, medan hans genomsnittliga hastighet är 3,6 km / h.
Av Rafael Hellerbrock
Fysiklärare
Källa: Brazil School - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-velocidade-media.htm
