移動する粒子の平均速度は、粒子が受ける位置の変動と、変更に使用される時間間隔との比率として定義されます。最も単純な状況は、粒子がx軸で表される直線に沿って移動する状況です。
移動オブジェクトが、時間t 1およびt 2でそれぞれ位置x 1および x 2を占めると仮定します。平均速度v mの定義は、数学的に次のように表されます。
国際システムでのv mの単位はメートル/秒(m / s)です。テキストおよびモバイルデバイスに表示されるその他の一般的に使用される単位は、km / h、cm / s、miles / h、ft / sなど、長さ/時間の形式であれば続きます。
ギリシャ文字「Δ」は「デルタ」と読み、2つの量の違いを簡単に示すために使用されます。
平均速度ベクトルvの特性
平均速度は動きの重要な特性です。出典:Pixabay
平均速度は、変位のベクトルと呼ばれる位置の変化に関連するため、ベクトルです。
この品質は、太字または文字の上の等級を示す矢印で表されます。ただし、1次元では、可能な方向はx軸の方向のみなので、ベクトル表記は省略できます。
ベクトルには大きさ、方向、および感覚があるため、方程式を最初に見てみると、平均速度は変位と同じ方向と感覚を持つことになります。
例にあるパーティクルが直線に沿って移動しているとしましょう。その動きを説明するには、「原点」となる参照点を示す必要があります。
パーティクルは、Oに向かって、またはOから離れて、左または右に移動できます。また、特定の位置に到達するまでに時間がかかる場合があります。
言及されているマグニチュード:位置、変位、時間間隔、および平均速度は、移動中のパーティクルの動作を示します。これは運動量です。
Oの左側にある位置または場所を区別するために、符号(-)が使用され、Oの右側にあるものは符号(+)を持ちます。
平均速度には、次の図に示すような幾何学的な解釈があります。点Pと点Qを通過する直線の傾きです。2点での時間は割線です。
ポイントPとQを結ぶ線の傾きとしての平均速度の幾何学的解釈。出典:すじじにくシチチューー。
平均速度の兆候
次の分析では、t 2 > t 1であることを考慮する必要があります。つまり、次の瞬間は常に現在の瞬間よりも大きくなります。このように、t 2 -t 1は常に正です。これは通常、日常的に意味があります。
次に、平均速度の符号はx 2 -x 1の符号によって決定されます。点O-原点-がどこにあるかを明確にすることが重要であることに注意してください。これは、パーティクルが「右」または「左」に移動すると言われる点であるためです。
読者の好みに応じて、「前方」または「後方」のいずれか。
平均速度が正の場合、平均して "x"の値が時間の経過とともに増加することを意味しますが、考慮される期間のある時点で減少した可能性があることを意味しません-Δt-。
しかし、グローバルな観点から見ると、Δtの終わりに、彼女は当初よりもポジションが大きくなりました。この分析では、動きの詳細は無視されます。
平均速度が負の場合はどうなりますか?次に、パーティクルが終了した座標よりも小さい座標で終了することを意味します。大体彼は戻った。いくつかの数値例を見てみましょう:
例1:示されている開始位置と終了位置を指定して、平均速度の符号を示します。粒子はどこに移動しましたか?
a)x 1 = 3 m; x 2 = 8 m
回答:x 2 -x 1 = 8 m-3 m = 5 m。正の平均速度、粒子は前方に移動しました。
b)x 1 = 2 m; x 2 = -3 m
回答:x 2 -x 1 = -3 m-2 m = -5 m。負の平均速度、パーティクルは後方に移動しました。
c)x 1 =-5 m; x 2 = -12 m
回答:x 2 -x 1 = -12 m-(-5 m)= -7 m。負の平均速度、粒子は後方に移動しました。
d)x 1 =-4 m; x 2 = 10 m
回答:x 2 -x 1 = 10 m-(-4m)= 14 m。正の平均速度、粒子は前方に移動しました。
平均速度を0にすることはできますか?はい、出発地点と到着地点が同じである限り。これは、粒子が常にずっと静止していたことを意味しますか?
いいえ、それは往復が往復だったことを意味します。おそらく、それは素早くまたはおそらく非常にゆっくりと移動しました。今のところそれは知られていない。
平均速度:スカラー量
これにより、平均速度という新しい用語が定義されます。物理学では、ベクトル量と非ベクトル量を区別することが重要です:スカラー。
往復したパーティクルの平均速度は0ですが、非常に高速である場合とそうでない場合があります。調べるために、平均速度は次のように定義されます。
平均速度の単位は、平均速度の単位と同じです。2つの量の基本的な違いは、平均速度には粒子の方向と方向に関する興味深い情報が含まれていることです。
代わりに、平均速度は数値情報のみを提供します。これを使用すると、パーティクルの移動速度がわかるが、前進または後退はわからない。つまり、スカラー量です。それらを表すときにそれらを区別する方法は?1つの方法は、ベクトルの太字を残すか、ベクトルに矢印を配置することです。
また、平均速度は平均速度と同じである必要はないことに注意することが重要です。往復の平均速度はゼロですが、平均速度はゼロではありません。常に同じ方向に移動する場合、どちらも同じ数値になります。
運動が解決されました
学校からゆっくりと帰宅し、時速95 kmで130 km走ります。雨が降り始め、時速65 kmまで減速します。3時間20分運転してようやく帰宅。
a)あなたの家は学校からどのくらい離れていますか?
b)平均速度はいくらでしたか?
答え:
a)いくつかの予備計算が必要です:
旅行は2つの部分に分かれており、合計距離は次のとおりです。
d = d1 + d 2、d1 = 130 km
t2 = 3.33-1.37時間= 1.96時間
d 2の計算:
d 2 = 65 km / hx 1.96 h = 125.4 km。
学校は家からd1 + d 2 = 255.4 kmです。
b)これで平均速度がわかります:
参考文献
- ジャンコリ、D。物理学。アプリケーションの原則。第6版。プレンティスホール。21-22。
- Resnick、R.(1999)。物理的。ボリューム1。スペイン語の第3版。メキシコ。CompañíaEditorial Continental SA de CV 20-21。
- Serway、R.、Jewett、J.(2008)。科学と工学のための物理学。ボリューム1. 7 ma。版。メキシコ。Cengage Learning Editors。21-23。