Välitön vs keskinopeus
Nopeus on erittäin tärkeä käsite, josta keskustellaan mekaniikassa. Monet kohteen ominaisuudet, kuten kineettinen energia ja viskositeetti, riippuvat kohteen nopeudesta. Nopeuden käsitettä käytetään laaj alti kinetiikassa, kinematiikassa, dynamiikassa, astrofysiikassa ja jopa tekniikassa. On elintärkeää ymmärtää hetkellisen nopeuden ja keskinopeuden käsitteet, jotta se loistaa näillä aloilla. Tässä artikkelissa aiomme keskustella mitä hetkellinen nopeus ja keskinopeus ovat, niiden yhtäläisyyksiä, hetkellisen nopeuden ja keskinopeuden määritelmiä ja lopuksi keskinopeuden ja hetkellisen nopeuden eroa.
Mikä on hetkellinen nopeus?
On ensin ymmärrettävä nopeuden käsite, jotta voidaan ymmärtää hetkellisen nopeuden käsite oikein. 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 nopeus on suoraan verrannollinen kohteen kineettiseen energiaan. Suhteellisuusteoria ehdottaa kehittyneempää versiota, jota ei käsitellä tässä. Suhteellisuusteoria ehdottaa myös, että kohteen havaittu massa kasvaa, kun kohteen nopeutta kasvatetaan. Kohteen nopeus on riippuvainen vain kohteen aika-avaruuskoordinaattien muutoksista. Kohteen hetkellinen nopeus on matka, jonka kohde on kulkenut äärettömän pienessä ajassa. Tämä on matemaattisesti merkitty dx/dt, jossa x on siirtymävektori. Hetkellinen nopeus voidaan katsoa nopeudeksi, jonka kohde välittömästi tuntee. Hetkellinen nopeus on ajan funktio. Nettovoiman alaisen kohteen hetkellinen nopeus muuttuu aina. Kohteen, joka liikkuu vakionopeudella, hetkellinen nopeus on vakio.
Mikä on keskinopeus?
Keskinopeus on hetkellisten nopeuksien keskiarvo tietyn ajanjakson aikana. Koska tätä on vaikea saada, keskinopeuden laskemiseen käytetään helppoa 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 keskinopeudella ja hetkellisellä nopeudella?
• Tietyllä matkalla hetkellinen nopeus on ajan funktio, mutta keskinopeus on vakio.
• Keskinopeuden vektori on aina siirtymän suunnassa. Siksi keskinopeus on polusta riippumaton, mutta hetkellinen nopeusvektori riippuu kuljetusta reitistä.
