- Характеристики на средния вектор на скоростта v
- Знаците на средна скорост
- Средна скорост: скаларно количество
- Упражнението е разрешено
- Препратки
В средната скорост за преместване на частиците се определя като съотношение между изменението на позицията, че изпитва и интервала от време, използван в промяната. Най-простата ситуация е тази, при която частицата се движи по права линия, представена от оста x.
Да предположим, че движещият се обект заема позициите x 1 и x 2 в моменти t 1 и t 2 съответно. Определението за средна скорост v m е представено математически така:
Единиците на v m в Международната система са метри / секунди (m / s). Други често използвани единици, които се появяват в текстове и мобилни устройства, са: km / h, cm / s, miles / h, ft / s и други, стига да са с дължина / време на формата.
Гръцката буква "Δ" се чете "делта" и се използва за кратко обозначаване на разликата между две количества.
Характеристики на средния вектор на скоростта v
Средната скорост е важна характеристика на движението. Източник: Pixabay
Средната скорост е вектор, тъй като е свързана с промяната на позицията, която от своя страна е известна като вектор на изместване.
Това качество е представено с удебелен шрифт или със стрелка над буквата, която обозначава величината. Въпреки това, в едно измерение, единствената възможна посока е посоката на оста x и следователно векторната нотация може да бъде освободена.
Тъй като векторите имат величина, посока и смисъл, първоначалният поглед към уравнението показва, че средната скорост ще има същата посока и смисъл като изместването.
Нека си представим частицата в примера, движеща се по права линия. За да се опише движението му, е необходимо да се посочи референтна точка, която ще бъде "произходът" и ще бъде обозначена като O.
Частицата може да се движи към или встрани от О, отляво или отдясно. Освен това може да отнеме кратко или дълго време, за да достигнете определена позиция.
Споменатите величини: положение, изместване, интервал от време и средна скорост описват поведението на частицата, докато се движи. Това са кинематичните количества.
За да разграничите позициите или местата вляво от O, се използва знакът (-), а тези отдясно на O носят знака (+).
Средната скорост има геометрична интерпретация, която може да се види на следващата фигура. Това е наклонът на линията, който преминава през точки P и Q. При рязане на положението на кривата vs. време в две точки, това е секционна линия.
Геометрична интерпретация на средната скорост като наклона на линията, свързваща точки P и Q. Източник: す じ に く シ チ ュ.
Знаците на средна скорост
За следващия анализ трябва да се вземе предвид, че t 2 > t 1. Тоест, следващият миг винаги е по-голям от сегашния. По този начин t 2 - t 1 винаги е положителен, което обикновено има смисъл на ежедневна база.
Тогава знакът на средната скорост ще бъде определен от този на x 2 - x 1. Обърнете внимание, че е важно да се разбере къде е точката O - произходът, тъй като това е точката, по отношение на която се казва, че частицата отива "надясно" или "вляво".
Или „напред“, или „назад“, както предпочита читателят.
Ако средната скорост е положителна, това означава, че средно стойността на "х" нараства с течение на времето, въпреки че това не означава, че тя може да е намаляла в някакъв момент от разглеждания период от време - Δt -.
Но в глобален план, в края на времето Δt, тя завърши с по-голяма позиция, отколкото имаше в началото. Подробностите за движението се игнорират в този анализ.
Ами ако средната скорост е отрицателна? Тогава това означава, че частицата завършва с по-малка координата от тази, с която е започнала. Грубо се придвижи назад. Нека да разгледаме някои числови примери:
Пример 1: Като се имат предвид началните и крайните позиции, посочете знака на средната скорост. Къде се движеше частицата в световен мащаб?
а) x 1 = 3 m; x 2 = 8 m
Отговор: x 2 - x 1 = 8 m - 3 m = 5 m. С положителна средна скорост, частицата се придвижва напред.
б) х 1 = 2 м; x 2 = -3 m
Отговор: x 2 - x 1 = -3 m - 2 m = -5 m. Отрицателна средна скорост, частицата се движи назад.
в) х 1 = - 5 m; x 2 = -12 m
Отговор: x 2 - x 1 = -12 m - (-5 m) = -7 m. Отрицателна средна скорост, частицата се движи назад.
d) x 1 = - 4 m; x 2 = 10 m
Отговор: x 2 - x 1 = 10 m - (-4m) = 14 m. С положителна средна скорост, частицата се придвижва напред.
Може ли средната скорост да бъде 0? Да, стига началната точка и точката на пристигане да са еднакви. Означава ли това, че частицата непременно е била в покой през цялото време?
Не, това просто означава, че пътуването беше обратно. Може би е пътувал бързо или може би много бавно. Засега не е известно.
Средна скорост: скаларно количество
Това ни кара да определим нов термин: средна скорост. Във физиката е важно да се прави разлика между векторни количества и не-векторни количества: скалари.
За частицата, извършила обратното пътуване, средната скорост е 0, но може и да не е много бърза. За да разберете, средната скорост се определя като:
Единиците за средна скорост са същите като тези за средна скорост. Основната разлика между двете количества е, че средната скорост включва интересна информация за посоката и посоката на частицата.
Вместо това средната скорост предоставя само цифрова информация. С него се знае колко бързо или бавно се е движила частицата, но не и дали се е движила напред или назад. Значи това е скаларно количество. Как да ги различим, когато ги обозначаваме? Един от начините е като оставите удебеленото за векторите или като поставите стрелка върху тях.
И е важно да се отбележи, че средната скорост не трябва да е равна на средната скорост. За обратното пътуване средната скорост е нула, но средната скорост не е. И двете имат една и съща цифрова стойност, когато винаги пътувате в една и съща посока.
Упражнението е разрешено
Прибирате се вкъщи от училище небрежно със скорост 95 км / ч за 130 км. Започва да вали и се забавя до 65 км / ч. Най-накрая се прибира вкъщи, след като шофира за 3 часа и 20 минути.
а) На колко разстояние е домът ви от училището?
б) Каква беше средната скорост?
Отговори:
а) Необходими са някои предварителни изчисления:
Пътуването е разделено на две части, общото разстояние е:
d = d1 + d 2, с d1 = 130 km
t2 = 3.33 - 1.37 часа = 1.96 часа
Изчисляване на d 2:
d 2 = 65 km / hx 1,96 h = 125,4 km.
Училището е d1 + d 2 = 255.4 км от къщата.
б) Сега средната скорост може да бъде намерена:
Препратки
- Giancoli, D. Физика. Принципи с приложения. Шесто издание. Prentice Hall. 21-22.
- Resnick, R. (1999). Физическа. Том 1. Трето издание на испански език. Мексико. Compañía Редакция Continental SA de CV 20-21.
- Serway, R., Jewett, J. (2008). Физика за наука и инженерство. Том 1. 7 ма. Edition. Мексико. Cengage Learning Editors. 21-23.