- ลักษณะของเวกเตอร์ความเร็วเฉลี่ย v
- สัญญาณของความเร็วเฉลี่ย
- ความเร็วเฉลี่ย: ปริมาณสเกลาร์
- การออกกำลังกายได้รับการแก้ไข
- อ้างอิง
ความเร็วเฉลี่ยสำหรับอนุภาคที่เคลื่อนที่จะถูกกำหนดเป็นอัตราส่วนระหว่างรูปแบบของตำแหน่งที่จะมีประสบการณ์และช่วงเวลาที่ใช้ในการเปลี่ยนแปลง สถานการณ์ที่ง่ายที่สุดคือสถานการณ์ที่อนุภาคเคลื่อนที่ไปตามเส้นตรงที่แสดงโดยแกน x
สมมติว่าวัตถุที่เคลื่อนที่อยู่ตรงตำแหน่ง x 1 และ x 2ที่เวลา t 1และ t 2ตามลำดับ คำจำกัดความของความเร็วเฉลี่ยv mแสดงในทางคณิตศาสตร์ดังนี้:
หน่วยv mในระบบสากลคือเมตร / วินาที (m / s) หน่วยที่ใช้กันทั่วไปอื่น ๆ ที่ปรากฏในข้อความและอุปกรณ์เคลื่อนที่ ได้แก่ กม. / ชม. ซม. / วินาทีไมล์ / ชม. ฟุต / วินาทีและอื่น ๆ ตราบใดที่มีความยาว / เวลาแบบฟอร์ม
อักษรกรีก "Δ" อ่านว่า "เดลต้า" และใช้เพื่อระบุความแตกต่างระหว่างปริมาณสองปริมาณโดยย่อ
ลักษณะของเวกเตอร์ความเร็วเฉลี่ย v
ความเร็วเฉลี่ยเป็นลักษณะสำคัญของการเคลื่อนที่ ที่มา: Pixabay
ความเร็วเฉลี่ยเป็นเวกเตอร์เนื่องจากเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งซึ่งจะเรียกว่าเวกเตอร์การกระจัด
คุณภาพนี้แสดงเป็นตัวหนาหรือลูกศรเหนือตัวอักษรที่กำหนดขนาด อย่างไรก็ตามในมิติเดียวทิศทางเดียวที่เป็นไปได้คือแกน x ดังนั้นจึงสามารถจ่ายสัญกรณ์เวกเตอร์ได้
เนื่องจากเวกเตอร์มีขนาดทิศทางและความรู้สึกการดูสมการเบื้องต้นบ่งชี้ว่าความเร็วเฉลี่ยจะมีทิศทางและความรู้สึกเดียวกันกับการกระจัด
ลองนึกภาพอนุภาคในตัวอย่างเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง เพื่ออธิบายการเคลื่อนที่ของมันจำเป็นต้องระบุจุดอ้างอิงซึ่งจะเป็น "จุดกำเนิด" และจะแสดงเป็น O
อนุภาคสามารถเคลื่อนที่ไปทางหรือห่างจาก O ไปทางซ้ายหรือทางขวา นอกจากนี้ยังสามารถใช้เวลาสั้นหรือยาวในการไปถึงตำแหน่งหนึ่ง ๆ
ขนาดที่กล่าวถึง: ตำแหน่งการกระจัดช่วงเวลาและความเร็วเฉลี่ยอธิบายถึงพฤติกรรมของอนุภาคขณะที่มันเคลื่อนที่ เป็นปริมาณจลนศาสตร์
ในการแยกแยะตำแหน่งหรือสถานที่ทางด้านซ้ายของ O จะใช้เครื่องหมาย (-) และทางด้านขวาของ O จะถือเครื่องหมาย (+)
ความเร็วเฉลี่ยมีการตีความทางเรขาคณิตที่สามารถเห็นได้ในรูปต่อไปนี้ มันคือความชันของเส้นที่ผ่านจุด P และ Q เมื่อตัดตำแหน่งโค้งเทียบกับ เวลาที่จุดสองจุดมันคือเส้นเซแคนท์
การตีความทางเรขาคณิตของความเร็วเฉลี่ยเนื่องจากความชันของจุดเชื่อมต่อของเส้นตรง P และ Q ที่มา: すじにくシチチー
สัญญาณของความเร็วเฉลี่ย
สำหรับการวิเคราะห์ต่อไปนี้จะต้องถูกนำเข้าบัญชีที่ที2 > เสื้อ1 นั่นคืออินสแตนซ์ถัดไปจะมากกว่าปัจจุบันเสมอ ด้วยวิธีนี้ t 2 - t 1จะเป็นค่าบวกเสมอซึ่งโดยปกติจะสมเหตุสมผลในแต่ละวัน
จากนั้นเข้าสู่ระบบของความเร็วเฉลี่ยจะถูกกำหนดโดยที่ x 2 - x 1 โปรดทราบว่าสิ่งสำคัญคือต้องชัดเจนว่าจุด O - จุดกำเนิด - อยู่ที่ไหนเนื่องจากจุดนี้เป็นจุดที่อนุภาคถูกกล่าวว่า "ไปทางขวา" หรือ "ไปทางซ้าย"
"ไปข้างหน้า" หรือ "ย้อนกลับ" ตามที่ผู้อ่านต้องการ
หากความเร็วเฉลี่ยเป็นบวกหมายความว่าโดยเฉลี่ยแล้วค่า "x" จะเพิ่มขึ้นตามเวลาแม้ว่าจะไม่ได้หมายความว่าอาจลดลงในบางช่วงเวลาที่พิจารณา - Δt -
อย่างไรก็ตามในแง่ของโลกในตอนท้ายเธอจบลงด้วยตำแหน่งที่ใหญ่กว่าที่เคยมีมาตั้งแต่แรก รายละเอียดของการเคลื่อนไหวจะถูกละเว้นในการวิเคราะห์นี้
จะเกิดอะไรขึ้นถ้าความเร็วเฉลี่ยเป็นลบ? จากนั้นก็หมายความว่าอนุภาคจะสิ้นสุดลงด้วยพิกัดที่เล็กกว่าอนุภาคที่เริ่มต้น ประมาณว่าเขาย้ายกลับ ลองดูตัวอย่างตัวเลข:
ตัวอย่างที่ 1 : ระบุตำแหน่งเริ่มต้นและสิ้นสุดที่ระบุให้ระบุสัญลักษณ์ของความเร็วเฉลี่ย อนุภาคเคลื่อนที่ไปที่ใดทั่วโลก
ก) x 1 = 3 ม. x 2 = 8 ม
คำตอบ : x 2 - x 1 = 8 ม. - 3 ม. = 5 ม. ความเร็วเฉลี่ยเป็นบวกอนุภาคเคลื่อนที่ไปข้างหน้า
b) x 1 = 2 ม. x 2 = -3 ม
คำตอบ : x 2 - x 1 = -3 ม. - 2 ม. = -5 ม. ความเร็วเฉลี่ยเชิงลบอนุภาคเคลื่อนที่ไปข้างหลัง
c) x 1 = - 5 ม. x 2 = -12 ม
คำตอบ : x 2 - x 1 = -12 ม. - (-5 ม.) = -7 ม. ความเร็วเฉลี่ยเชิงลบอนุภาคเคลื่อนที่ไปข้างหลัง
d) x 1 = - 4 ม. x 2 = 10 ม
คำตอบ : x 2 - x 1 = 10 ม. - (-4m) = 14 ม. ความเร็วเฉลี่ยเป็นบวกอนุภาคเคลื่อนที่ไปข้างหน้า
ความเร็วเฉลี่ยเป็น 0 ได้หรือไม่? ใช่ตราบใดที่จุดเริ่มต้นและจุดที่มาถึงยังเหมือนกัน นี่หมายความว่าอนุภาคนั้นจำเป็นต้องหยุดพักตลอดเวลาหรือไม่?
ไม่ได้หมายความว่าการเดินทางนั้นเป็นไป - กลับ บางทีมันอาจจะเดินทางเร็วหรือช้ามาก ตอนนี้ยังไม่รู้
ความเร็วเฉลี่ย: ปริมาณสเกลาร์
สิ่งนี้ทำให้เรากำหนดคำศัพท์ใหม่: ความเร็วเฉลี่ย ในวิชาฟิสิกส์สิ่งสำคัญคือต้องแยกแยะระหว่างปริมาณเวกเตอร์และปริมาณที่ไม่ใช่เวกเตอร์: สเกลาร์
สำหรับอนุภาคที่เคลื่อนที่ไปกลับความเร็วเฉลี่ยคือ 0 แต่อาจเร็วมากหรือไม่ก็ได้ เพื่อหาคำตอบความเร็วเฉลี่ยถูกกำหนดเป็น:
หน่วยสำหรับความเร็วเฉลี่ยจะเหมือนกับหน่วยสำหรับความเร็วเฉลี่ย ความแตกต่างพื้นฐานระหว่างปริมาณทั้งสองคือความเร็วเฉลี่ยมีข้อมูลที่น่าสนใจเกี่ยวกับทิศทางและทิศทางของอนุภาค
แต่ความเร็วเฉลี่ยจะให้ข้อมูลที่เป็นตัวเลขเท่านั้น ด้วยเหตุนี้จึงทราบว่าอนุภาคเคลื่อนที่เร็วหรือช้าเพียงใด แต่ไม่ว่าอนุภาคจะเคลื่อนที่ไปข้างหน้าหรือข้างหลัง มันจึงเป็นปริมาณสเกลาร์ จะแยกแยะได้อย่างไรเมื่อแสดงถึงพวกเขา? วิธีหนึ่งคือการเว้นตัวหนาไว้สำหรับเวกเตอร์หรือโดยการวางลูกศรไว้
และสิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าความเร็วเฉลี่ยไม่จำเป็นต้องเท่ากับความเร็วเฉลี่ย สำหรับการเดินทางไปกลับความเร็วเฉลี่ยเป็นศูนย์ แต่ความเร็วเฉลี่ยไม่ใช่ ทั้งสองมีค่าตัวเลขเท่ากันเมื่อคุณเดินทางไปในทิศทางเดียวกันเสมอ
การออกกำลังกายได้รับการแก้ไข
คุณขับรถกลับบ้านจากโรงเรียนสบาย ๆ ที่ 95 กม. / ชม. เป็นระยะทาง 130 กม. ฝนเริ่มตกและช้าลงเหลือ 65 กม. / ชม. ในที่สุดเขาก็กลับบ้านหลังจากขับรถมา 3 ชั่วโมง 20 นาที
ก) บ้านของคุณอยู่ไกลจากโรงเรียนแค่ไหน?
b) ความเร็วเฉลี่ยคืออะไร?
คำตอบ:
ก) จำเป็นต้องมีการคำนวณเบื้องต้นบางประการ:
การเดินทางแบ่งออกเป็นสองส่วนระยะทางทั้งหมดคือ:
d = d1 + d 2โดย d1 = 130 กม
t2 = 3.33 - 1.37 ชั่วโมง = 1.96 ชั่วโมง
การคำนวณ d 2:
ง2 = 65 กม. / ชม. x 1.96 ชม. = 125.4 กม.
โรงเรียนอยู่ห่างจากบ้านd1 + d 2 = 255.4 กม.
b) ตอนนี้ความเร็วเฉลี่ยสามารถพบได้:
อ้างอิง
- Giancoli, D. ฟิสิกส์. หลักการใช้งาน รุ่นที่หก ศิษย์ฮอลล์. 21-22.
- เรสนิก, อาร์. (2542). ทางกายภาพ. เล่มที่ 1. พิมพ์ครั้งที่สามในภาษาสเปน เม็กซิโก Compañía Editorial Continental SA de CV 20-21
- Serway, R. , Jewett, J. (2008). ฟิสิกส์สำหรับวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม. เล่ม 1. 7 ma. ฉบับ. เม็กซิโก บรรณาธิการการเรียนรู้ Cengage 21-23.