Velocitat instantània vs mitjana
La velocitat és un concepte molt important que es parla a la mecànica. Moltes propietats d'un objecte com l'energia cinètica i la viscositat depenen de la velocitat de l'objecte. El concepte de velocitat s'utilitza àmpliament en camps com la cinètica, la cinemàtica, la dinàmica, l'astrofísica i fins i tot l'enginyeria. És vital tenir una comprensió adequada dels conceptes de velocitat instantània i velocitat mitjana per sobresortir en aquests camps. En aquest article, parlarem de què són la velocitat instantània i la velocitat mitjana, les seves similituds, les definicions de velocitat instantània i velocitat mitjana i, finalment, la diferència entre la velocitat mitjana i la velocitat instantània.
Què és la velocitat instantània?
Primer cal entendre el concepte de velocitat, per entendre correctament el concepte de velocitat instantània. La velocitat és una magnitud física d'un cos. La velocitat instantània es pot donar com la velocitat instantània de l'objecte amb la direcció en què es mou l'objecte en aquest moment. En la mecànica newtoniana, la velocitat es defineix com la velocitat de canvi del desplaçament. Tant la velocitat com el desplaçament són vectors. Tenen un valor quantitatiu i una direcció. Només el valor quantitatiu de la velocitat s'anomena mòdul de velocitat. Això és igual a la velocitat de l'objecte. La velocitat d'un objecte està directament relacionada amb l'energia cinètica de l'objecte. La teoria de la relativitat suggereix una versió més avançada, que no es discuteix aquí. La teoria de la relativitat també suggereix que la massa observada d'un objecte augmenta quan augmenta la velocitat de l'objecte. La velocitat d'un objecte depèn només dels canvis de coordenades espai-temps de l'objecte. La velocitat instantània de l'objecte és la distància que l'objecte ha recorregut en un temps infinitesimal. Això es denota matemàticament com dx/dt on x és el vector de desplaçament. La velocitat instantània es pot considerar com la velocitat que sent instantàniament l'objecte. La velocitat instantània és funció del temps. Per a un objecte posat sota una força neta, la velocitat instantània sempre canvia. Per a un objecte que es mou amb una velocitat constant, la velocitat instantània és una constant.
Què és la velocitat mitjana?
La velocitat mitjana és la mitjana de les velocitats instantànies durant un període de temps. Com que això és difícil d'obtenir, s'utilitza un mètode fàcil per calcular la velocitat mitjana. La velocitat mitjana d'un moviment és la distància total recorreguda per l'objecte dividida pel temps que triga el viatge. Si la trajectòria de l'objecte és una línia recta, es pot obtenir fàcilment un vector per a la velocitat mitjana. Un altre mètode per obtenir la velocitat mitjana és integrar la velocitat instantània respecte al temps del viatge. Això dóna la distància recorreguda per l'objecte. Si dividim aquesta quantitat pel temps que triga el viatge, es pot calcular la velocitat mitjana.
Quina diferència hi ha entre la velocitat mitjana i la velocitat instantània?
• Per a un viatge determinat, la velocitat instantània és una funció del temps, però la velocitat mitjana és una constant.
• El vector de la velocitat mitjana està sempre en la direcció del desplaçament. Per tant, la velocitat mitjana és independent de la trajectòria, però el vector de velocitat instantània depèn de la trajectòria feta.
