Nopeus vs keskinopeus
Nopeus on erittäin tärkeä ominaisuus, josta keskustellaan fysiikan mekaniikan alalla. Kohteen nopeus kuvaa kuinka nopeasti kohde liikkuu ja sen liikkeen suunnan. Keskimääräinen nopeus kuvaa liikkeen kokonaisnopeutta. Molemmat nämä käsitteet ovat melko perustavia ja erittäin tärkeitä melkein kaikilla fysiikan osa-alueilla. Tässä artikkelissa aiomme keskustella siitä, mitä nopeus ja keskinopeus ovat, nopeuden ja keskinopeuden määritelmiä, niiden yhtäläisyyksiä ja lopuksi nopeuden ja keskinopeuden eroa.
Velocity
Nopeus on kehon fyysinen suure. Hetkellinen nopeus voidaan antaa kohteen hetkellisenä nopeudena sillä suunnalla, johon kohde liikkuu sillä hetkellä. Newtonin mekaniikassa nopeus määritellään siirtymän muutosnopeudeksi. Sekä nopeus että siirtymä ovat vektoreita. Niillä on määrällinen arvo ja suunta. Pelkästään nopeuden kvantitatiivista arvoa kutsutaan nopeusmoduuliksi. Tämä on yhtä suuri kuin kohteen nopeus. Kohteen keskinopeus on loppu- ja alkunopeuden erotus (erikseen kolmessa ulottuvuudessa) jaettuna kokonaisajalla. Kohteen nopeus on suoraan verrannollinen kohteen kineettiseen energiaan. Klassisessa mekaniikassa kappaleen kineettinen energia on puoli kertaa massa kerrottuna nopeuden neliöllä (Ek=½ mv2). Suhteellisuusteoria ehdottaa kehittyneempää versiota, jota ei käsitellä tässä. Suhteellisuusteoria ehdottaa myös, että kohteen havaittu massa kasvaa, kun kohteen nopeutta kasvatetaan. Kohteen nopeus riippuu vain kohteen aika-avaruuskoordinaatin muutoksista.
Keskinopeus
Keskinopeus on hetkellisten nopeuksien keskiarvo tietyn ajanjakson aikana. Koska tätä on vaikea saada, keskinopeuden laskemiseen käytetään helpompaa menetelmää. Keskimääräinen liikkeen nopeus on kohteen kulkema kokonaismatka jaettuna matkaan käytetyllä ajalla. Jos kohteen polku on suora, voidaan helposti saada vektori keskinopeudelle. Toinen menetelmä keskinopeuden saamiseksi on integroida hetkellinen nopeus suhteessa matkan aikaan. Tämä antaa kohteen kulkeman matkan. Keskimääräinen nopeus voidaan laskea jakamalla tämä määrä matkaan käytetyllä ajalla.
Mitä eroa on nopeudella ja keskinopeudella?
• Esineen nopeus on hetkellinen ominaisuus tietylle liikkeelle, kun taas keskinopeus vastaa aina kahden pisteen välistä kokonaisliikettä.
• Kohteella voi olla arvo nopeudelle, kun siirtymä on nolla, mutta minkä tahansa kohteen, jonka siirtymä on nolla, keskinopeus on myös nolla.
• Nopeusvektori on kohteen hetkellisessä suunnassa. Keskinopeuden suunta riippuu lähtöpisteestä ja kohteen siirtymästä. Keskimääräinen nopeusvektori on aina samansuuntainen siirtymävektorin kanssa.
