Øjeblikkelig vs. gennemsnitshastighed
Velocity er et meget vigtigt begreb, der diskuteres i mekanik. Mange egenskaber ved et objekt, såsom kinetisk energi og viskositet, afhænger af objektets hastighed. Begrebet hastighed er meget udbredt inden for områder som kinetik, kinematik, dynamik, astrofysik og endda teknik. Det er afgørende at have en ordentlig forståelse af begreberne øjeblikkelig hastighed og gennemsnitshastighed for at udmærke sig på sådanne områder. I denne artikel skal vi diskutere, hvad øjeblikkelig hastighed og gennemsnitshastighed er, deres ligheder, definitionerne af øjeblikkelig hastighed og gennemsnitshastighed og endelig forskellen mellem gennemsnitshastighed og øjeblikkelig hastighed.
Hvad er øjeblikkelig hastighed?
Man skal først forstå begrebet hastighed for at forstå begrebet øjeblikkelig hastighed korrekt. Hastighed er en fysisk størrelse af en krop. Den øjeblikkelige hastighed kan angives som objektets øjeblikkelige hastighed med den retning, objektet bevæger sig i det pågældende øjeblik. I Newtonsk mekanik er hastigheden defineret som hastigheden af ændring af forskydning. Både hastighed og forskydning er vektorer. De har en kvantitativ værdi og en retning. Alene den kvantitative værdi af hastigheden kaldes hastighedsmodulet. Dette er lig med objektets hastighed. Et objekts hastighed er direkte relateret til objektets kinetiske energi. Relativitetsteorien foreslår en mere avanceret version, som ikke diskuteres her. Relativitetsteorien antyder også, at den observerede masse af et objekt stiger, når objektets hastighed øges. Et objekts hastighed afhænger kun af ændringerne i rum-tidskoordinater for objektet. Objektets øjeblikkelige hastighed er den afstand, objektet har tilbagelagt på en uendelig lille tid. Dette er matematisk betegnet som dx/dt, hvor x er forskydningsvektoren. Den øjeblikkelige hastighed kan betragtes som den hastighed, objektet øjeblikkeligt føler. Den øjeblikkelige hastighed er en funktion af tiden. For et objekt placeret under en nettokraft ændres den øjeblikkelige hastighed altid. For et objekt, der bevæger sig med en konstant hastighed, er den øjeblikkelige hastighed en konstant.
Hvad er gennemsnitshastighed?
Gennemsnitshastighed er gennemsnittet af de øjeblikkelige hastigheder over en tidsperiode. Da dette er svært at opnå, bruges en nem metode til at beregne gennemsnitshastigheden. Den gennemsnitlige hastighed af en bevægelse er den samlede afstand, som objektet tilbagelægger, divideret med den tid, det tager rejsen. Hvis objektets bane er en ret linje, kan en vektor for gennemsnitshastigheden nemt opnås. En anden metode til at opnå gennemsnitshastigheden er at integrere den øjeblikkelige hastighed med hensyn til tid for rejsen. Dette giver den afstand, objektet tilbagelægger. Ved at dividere denne mængde med den tid, rejsen tager, kan den gennemsnitlige hastighed beregnes.
Hvad er forskellen mellem gennemsnitshastighed og øjeblikkelig hastighed?
• For en given rejse er den øjeblikkelige hastighed en funktion af tiden, men gennemsnitshastigheden er en konstant.
• Vektoren for gennemsnitshastigheden er altid i retningen af forskydningen. Derfor er gennemsnitshastigheden vejuafhængig, men den øjeblikkelige hastighedsvektor afhænger af den valgte vej.
