- Az átlagos sebességvektor jellemzői v
- Az átlagos sebesség jelei
- Átlagos sebesség: skaláris mennyiség
- A feladat megoldódott
- Irodalom
A mozgó részecskék átlagos sebességét az általa megtapasztalható helyzetváltozás és a változáshoz használt időintervallum hányadosaként határozzuk meg. A legegyszerűbb helyzet az, amikor a részecske az x tengely által ábrázolt egyenes mentén mozog.
Tegyük fel, hogy a mozgó tárgy t 1 és t 2 időpontokban elfoglalja az x 1 és x 2 pozíciókat. A v m átlagos sebesség meghatározását matematikailag így ábrázoljuk:
A v m mértékegységei a nemzetközi rendszerben méter / másodperc (m / s). Egyéb, a szövegekben és a mobil eszközökben megjelenő egységek: km / h, cm / s, mérföld / h, láb / s és így tovább, mindaddig, amíg az űrlaphosszúság / idő.
A görög „Δ” betűt „delta” -nak kell tekinteni, és arra használjuk, hogy röviden megjelezzük a két mennyiség közötti különbséget.
Az átlagos sebességvektor jellemzői v
Az átlagos sebesség a mozgás fontos jellemzője. Forrás: Pixabay
Az átlagos sebesség egy vektor, mivel kapcsolódik a helyzetváltozáshoz, amelyet viszont elmozdulási vektornak hívnak.
Ezt a minőséget félkövér betűkkel vagy egy nagyságot jelölő betű fölött egy nyíl jelöli. Azonban egy dimenzióban az egyetlen lehetséges irány az x tengely iránya, és ezért a vektor jelöléstől el lehet térni.
Mivel a vektorok nagysága, iránya és értelme van, az egyenlet kezdeti áttekintése azt jelzi, hogy az átlagos sebességnek ugyanaz az iránya és értelme lesz, mint az elmozdulásnak.
Képzeljük el a példában látható részecskét, amely egyenes vonal mentén mozog. Mozgásának leírására meg kell jelölni egy referenciapontot, amely a "származás" lesz és O jelölésű.
A részecske O felé fordulhat vagy attól elmozdulhat, balra vagy jobbra. Rövid vagy hosszú ideig is eltarthat egy bizonyos helyzet elérése.
A fent említett nagyságok: helyzet, elmozdulás, időintervallum és átlagos sebesség leírják a részecske viselkedését mozgás közben. Ez a kinematikus mennyiségek.
Az O-tól balra elhelyezkedő pozíciók vagy helyek megkülönböztetésére a (-) jelet kell használni, az O-tól jobbra elhelyezkedő helyeket pedig a (+) jelöléssel kell ellátni.
Az átlagos sebességnek geometriai értelmezése van, amelyet a következő ábra szemléltet. A vonal meredeksége halad át a P és Q pontokon. Ha a görbe pozícióját vágjuk vs. amikor két pontban van, akkor egy szekvenciális vonal.
Az átlagos sebesség geometriai értelmezése, mint a P és a Q pontokat összekötő vonal lejtése. Forrás: じ じ に く シ チ ュ ュ.
Az átlagos sebesség jelei
A következő elemzés során figyelembe kell venni, hogy t 2 > t 1. Vagyis a következő pillanat mindig nagyobb, mint a jelenlegi. Ilyen módon a t 2 - t 1 mindig pozitív, ami általában napi jelentőségű.
Ezután az átlagsebesség jele x 2 - x 1 jelöléssel kerül meghatározásra. Ne feledje, hogy fontos tisztázni, hogy hol található az O pont - az eredete, mivel ebben a pontban a részecske azt mondja, hogy "jobbra" vagy "balra" megy.
Vagy "előre" vagy "hátra", az olvasó inkább.
Ha az átlagsebesség pozitív, ez azt jelenti, hogy az "x" értéke az idő múlásával átlagosan növekszik, bár ez nem azt jelenti, hogy a figyelembe vett időszak valamely pontján csökkenhet - Δt -.
Globális értelemben véve azonban az Δt idő végén nagyobb pozícióval járt, mint az elején volt. A mozgás részleteit ebben az elemzésben figyelmen kívül hagyják.
Mi van, ha az átlagos sebesség negatív? Ez azt jelenti, hogy a részecske kisebb koordinátájú végén ér véget, mint amellyel kezdett. Nagyjából visszaköltözött. Nézzünk néhány numerikus példát:
1. példa: Adja meg a megadott kezdő- és véghelyzetet az átlagos sebesség jelével. Hol mozogott a részecske globálisan?
a) x 1 = 3 m; x 2 = 8 m
Válasz: x 2 - x 1 = 8 m - 3 m = 5 m. Pozitív átlagsebesség, a részecske előrehaladt.
b) x 1 = 2 m; x 2 = -3 m
Válasz: x 2 - x 1 = -3 m - 2 m = -5 m. Negatív középsebesség, a részecske hátra mozog.
c) x 1 = - 5 m; x 2 = -12 m
Válasz: x 2 - x 1 = -12 m - (-5 m) = -7 m. Negatív középsebesség, a részecske hátrafelé mozdult.
d) x 1 = - 4 m; x 2 = 10 m
Válasz: x 2 - x 1 = 10 m - (-4 m) = 14 m. Pozitív átlagsebesség, a részecske előrehaladt.
Lehet-e az átlagos sebesség 0? Igen, mindaddig, amíg a kiindulási és az érkezési pont azonosak. Ez azt jelenti, hogy a részecske egész idő alatt szükségszerűen nyugalmi helyzetben volt?
Nem, ez csak azt jelenti, hogy az út oda-vissza volt. Talán gyorsan haladt, vagy talán nagyon lassan. Jelenleg nem ismert.
Átlagos sebesség: skaláris mennyiség
Ez arra vezet, hogy egy új kifejezést definiáljunk: az átlagos sebesség. A fizikában fontos megkülönböztetni a vektormennyiségeket és a nemvektormennyiségeket: a skaláreket.
A részecske körében az átlagos sebesség 0, de lehet, hogy nem volt túl gyors. Ennek megismerése érdekében az átlagos sebességet a következőképpen kell meghatározni:
Az átlagos sebesség mértékegysége megegyezik az átlagos sebesség mértékegységével. A két mennyiség közötti alapvető különbség az, hogy az átlagos sebesség érdekes információkat tartalmaz a részecske irányáról és irányáról.
Ehelyett az átlagos sebesség csak numerikus információkat szolgáltat. Vele tudjuk, hogy a részecske milyen gyorsan vagy lassan mozog, de nem előre, vagy hátra. Tehát ez egy skaláris mennyiség. Hogyan lehet megkülönböztetni őket jelölésük során? Ennek egyik módja az, ha a merészeket hagyja a vektoroknak, vagy egy nyílra helyezi őket.
Fontos megjegyezni, hogy az átlagos sebességnek nem kell, hogy megegyezzen az átlagos sebességgel. Körutazás esetén az átlagos sebesség nulla, de az átlagos sebesség nem. Mindkét esetben ugyanaz a számérték, ha mindig ugyanabba az irányba haladunk.
A feladat megoldódott
Az iskolából hazafelé hazafelé halad, 95 km / h sebességgel 130 km-re. Esik és 65 km / h-ra lelassul. Végül hazaér, miután 3 órát és 20 percet vezet.
a) Meddig van otthonod az iskolától?
b) Mi volt az átlagos sebesség?
válaszok:
a) Néhány előzetes számításra van szükség:
Az utazás két részre oszlik, a teljes távolság:
d = d1 + d 2, d1 = 130 km-rel
t2 = 3,33 - 1,37 óra = 1,96 óra
D 2 kiszámítása :
d 2 = 65 km / hx 1,96 h = 125,4 km.
Az iskola d1 + d 2 = 255,4 km-re van a háztól.
b) Most megtalálható az átlagsebesség:
Irodalom
- Giancoli, D. Fizika. Alapelvek az alkalmazásokkal. Hatodik kiadás. Prentice Hall. 21-22.
- Resnick, R. (1999). Fizikai. 1. kötet. Harmadik kiadás spanyolul. Mexikó. Compañía Editorial Continental SA de CV 20-21.
- Serway, R., Jewett, J. (2008). Fizika a tudomány és a technika számára. 1. kötet 7 ma. Kiadás. Mexikó. Cengage Learning szerkesztők. 21-23.