Средняя скорость

Движение тела можно представить как совокупность мгновенных пребываний его в последовательных точках траектории, поэтому указанную характеристику движения называют мгновенной скоростью.

Вектор скорости нередко выражают в проекциях на координатные оси:

$v={{v}_{x}}i+{{v}_{y}}j+{{v}_{z}}k$

или в виде

$v=\frac{dx}{dt}i+\frac{dy}{dt}j+\frac{dz}{dt}k$

а модуль вектора находят по формуле

$v=\sqrt{{{v}_{x}}^{2}+{{v}_{y}}^{2}+{{v}_{z}}^{2}}$

Такой чисто физический смысл скорости как меры движения отдельного тела.

Средняя скалярная скорость

Наряду с этим на практике в описаниях движений часто удовлетворяются средней скалярной скоростью – характеристикой движения, которая определяется как отношение пути к промежутку времени, за который тело преодолело этот путь:

$v = s/Δt$,

где $v$ – средняя скорость, $s$ – путь, $Δ t$ – промежуток времени.

Это определение отличается от определения собственно скорости тем, что скорость является отношением перемещения к промежутку времени, а следовательно векторной величиной.

Например, болид Формулы 1, преодолев круг, и вернувшись на свое место, совершил нулевое перемещение, но прошел путь, равный длине окружности. То есть, можно посчитать среднюю скорость его движения.

Единицы измерения средней скалярной скорости те же, что и для скорости, м/с, км/ч и т.д.
При предельном переходе $Δt → 0$, значение средней скалярной скорости стремится к модулю скорости.

Средне-квадратичная скорость

При определении скорости движения частиц в статистической физике удобнее усреднять не модуль скорости, а квадрат её значения. Тогда средняя скорость определяется как

$v = ⟨v2⟩$.

Усреднения проводится по всем частицам и по времени.

При отсутствии упорядоченного движения, то есть течения, среднее перемещение отдельной частицы на достаточно большом промежутке времени равно нулю, поэтому среднее значение векторной скорости тоже равна нулю. Однако среднее значение квадрата скорости отличное от нуля и связано с температурой.

Тангенциальная скорость

Линейная скорость, определяет расстояние пройденное за единицу времени, в то время как тангенциальная скорость это линейная скорость чего-то, что движется вокруг круговой траектории. Точка на внешней части карусели проходит большую дистанцию при одном полном обороте чем точка ближе к центру.

Прохождение большего расстояния за одинаковое время означает, что данная точка будет иметь большую скорость, и поэтому линейная скорость будет больше на внешнем крае вращающегося объекта, чем более близкого к оси вращения. Такую скорость вдоль круговой траектории называют тангенциальной скоростью поскольку направлением движения является прямая, касательная к дуге окружности.

Для кругового движения, тангенциальная скорость и линейная скорость являются взаимозаменяемыми и обе выражаются в м/с, км/ч или т.д.

Возникли трудности с работой по этой теме? У нас вы можете заказать научную статью по физике по низкой цене!

Тест по теме «Средняя скорость»