سرعت آنی در مقابل میانگین
سرعت یک مفهوم بسیار مهم است که در مکانیک مورد بحث قرار می گیرد. بسیاری از خواص یک جسم مانند انرژی جنبشی و ویسکوزیته به سرعت جسم بستگی دارد. مفهوم سرعت به طور گسترده در زمینه هایی مانند سینتیک، سینماتیک، دینامیک، اخترفیزیک و حتی مهندسی استفاده می شود. داشتن درک مناسب از مفاهیم سرعت لحظه ای و سرعت متوسط برای برتری در چنین زمینه هایی بسیار مهم است. در این مقاله قصد داریم سرعت لحظه ای و سرعت متوسط، شباهت های آن ها، تعاریف سرعت لحظه ای و سرعت متوسط و در نهایت تفاوت سرعت متوسط و سرعت لحظه ای را بررسی کنیم.
سرعت لحظه ای چیست؟
ابتدا باید مفهوم سرعت را درک کرد تا مفهوم سرعت لحظه ای را به درستی درک کرد. سرعت کمیت فیزیکی یک جسم است. سرعت لحظه ای را می توان به عنوان سرعت لحظه ای جسم با جهتی که جسم در آن لحظه حرکت می کند، ارائه داد. در مکانیک نیوتنی، سرعت به عنوان نرخ تغییر جابجایی تعریف می شود. هم سرعت و هم جابجایی بردار هستند. ارزش کمی و جهت دارند. مقدار کمی سرعت به تنهایی مدول سرعت نامیده می شود. این برابر با سرعت جسم است. سرعت یک جسم با انرژی جنبشی جسم ارتباط مستقیم دارد. نظریه نسبیت نسخه پیشرفته تری را پیشنهاد می کند که در اینجا مورد بحث قرار نمی گیرد. نظریه نسبیت همچنین پیشنهاد می کند که جرم مشاهده شده یک جسم با افزایش سرعت جسم افزایش می یابد. سرعت یک جسم فقط به تغییرات مختصات فضا-زمان جسم بستگی دارد.سرعت لحظه ای جسم، مسافتی است که جسم در یک زمان بینهایت کوچک طی کرده است. این از نظر ریاضی به صورت dx/dt نشان داده می شود که x بردار جابجایی است. سرعت لحظه ای را می توان به عنوان سرعتی در نظر گرفت که جسم فوراً احساس می کند. سرعت لحظه ای تابع زمان است. برای جسمی که تحت نیروی خالص قرار می گیرد، سرعت آنی همیشه تغییر می کند. برای جسمی که با سرعت ثابت حرکت می کند، سرعت آنی ثابت است.
سرعت متوسط چیست؟
سرعت متوسط میانگین سرعت های لحظه ای در یک دوره زمانی است. از آنجایی که به دست آوردن این امر دشوار است، از یک روش آسان برای محاسبه سرعت متوسط استفاده می شود. سرعت متوسط یک حرکت کل مسافت طی شده توسط جسم تقسیم بر زمان طی شده برای سفر است. اگر مسیر جسم یک خط مستقیم باشد، بردار سرعت متوسط را می توان به راحتی بدست آورد. روش دیگر برای به دست آوردن سرعت متوسط، ادغام سرعت لحظه ای با توجه به زمان سفر است.این نشان دهنده مسافت طی شده توسط جسم است. با تقسیم این مقدار بر زمان صرف شده برای سفر، می توان سرعت متوسط را محاسبه کرد.
تفاوت بین سرعت متوسط و سرعت لحظه ای چیست؟
• برای یک سفر معین، سرعت لحظه ای تابعی از زمان است، اما سرعت متوسط یک ثابت است.
• بردار سرعت متوسط همیشه در جهت جابجایی است. بنابراین، سرعت متوسط مستقل از مسیر است، اما بردار سرعت آنی به مسیر طی شده بستگی دارد.
