متوسط السرعة: كيفية حساب وأمثلة
يتم تعريف متوسط السرعة أو متوسط السرعة على أنه الحاصل بين المسافة المقطوعة والوقت المستغرق في السفر عبر تلك المساحة. السرعة هي حجم أساسي سواء في الحياة المادية أو اليومية للناس. إنه موجود في أي جانب من جوانب حياة الناس تقريبًا.
إن وجود السرعة هذا ملحوظ بشكل خاص في مجتمع اليوم ، حيث يوجد طلب متزايد على السرعة. بطبيعة الحال ، ترتبط السرعة ارتباطًا جوهريًا بالعديد من الظواهر الفيزيائية. بطريقة ما ، لدى كل الناس فكرة بديهية ، أكثر أو أقل دقة ، حول مفهوم السرعة.
من الضروري التمييز بين متوسط السرعة والسرعة الآنية. السرعة الآنية هي السرعة التي يحملها الجسم في لحظة معينة ، في حين أن متوسط السرعة هو الحد الفاصل بين الإزاحة والوقت.
بالإضافة إلى ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن السرعة هي كمية عددية. وهذا هو ، لديه الاتجاه والشعور والوحدة. بهذه الطريقة ، يتم تطبيق السرعة في اتجاه واحد.
في النظام الدولي ، يتم قياس السرعة بالأمتار في الثانية (م / ث) ، على الرغم من أن الوحدات الأخرى تستخدم غالبًا في الحياة اليومية ، مثل الكيلومترات في الساعة (كم / ساعة).
كيفية حسابها؟
يتم حساب متوسط السرعة من خلال التعبير التالي:
v m = Δs / =t = (s f - s 0 ) / (t f - t 0 )
في هذه المعادلة ، v m هي متوسط السرعة ، Δs هي زيادة الإزاحة وهي زيادة الوقت. من ناحية أخرى ، s f و s 0 هما الإزاحة النهائية والأولي ، على التوالي ؛ في حين أن t f و t 0 هما الوقت النهائي والأول ، على التوالي.
تعبير آخر لحساب متوسط السرعة هو:
ت م = ق ر / ر ر
في هذا التعبير ، s t هو الإزاحة الكلية و t t هو إجمالي الوقت المستثمر في هذا الإزاحة.
كما لوحظ في هذا الحساب ، يتم أخذ التشرد الكلي وإجمالي الوقت المستخدم فيه في الاعتبار فقط ، دون الحاجة في أي وقت إلى مراعاة كيفية حدوث هذا الإزاحة.
ليس من الضروري أيضًا معرفة ما إذا كان الجسم قد تسارع أو توقف أو قام بالرحلة بأكملها بسرعة ثابتة.
قد يكون من الضروري غالبًا إجراء الحساب العكسي لتحديد الإزاحة الكلية من متوسط السرعة وإجمالي الوقت المستغرق.
في هذه الحالة ، علينا فقط إزالة تشريد المعادلة الأولى للحصول على التعبير الذي يسمح لنا بحسابه:
=s = v m ∙ Δt
يمكن القيام بذلك أيضًا إذا كنت بحاجة إلى حساب الوقت الذي تستغرقه عملية النزوح التي تتم بمعدل سرعة معروف:
=t = v m ∙ Δs
وحدات قياس السرعة
يمكن التعبير عن السرعة بوحدات مختلفة. كما سبق ذكره أعلاه ، في النظام الدولي وحدة القياس هي متر في الثانية الواحدة.
ومع ذلك ، وفقًا للسياق ، قد يكون استخدام وحدات أخرى أكثر ملاءمة أو أكثر عملية. وبالتالي ، في حالة وسائل النقل ، عادة ما يتم استخدام كيلومتر في الساعة.
من ناحية أخرى ، في نظام الوحدات الأنجلوسكسونية ، يستخدمون القدم في الثانية ( قدم / ث ) أو ميل في الساعة (ميل في الساعة ) لحالة وسائل النقل.
في الملاحة البحرية ، يتم عادة استخدام العقدة ؛ من ناحية أخرى ، في علم الطيران ، يتم استخدام عدد Mach في بعض الأحيان ، والذي يعرف بأنه الحد الفاصل بين سرعة الجسم وسرعة الصوت.
أمثلة لحساب متوسط السرعة
المثال الأول
مثال نموذجي قد يكون من الضروري حساب متوسط السرعة فيه هو النزوح بين مدينتين منفصلتين.
لنفترض أن الحالة التي يكون فيها كلا الإزاحة الكلية (التي لا يجب أن تتزامن مع المسافة بين المدينتين) التي تمت في الرحلة بين المدينتين - على سبيل المثال ، 216 كيلومترًا- معروفة ، وكذلك الوقت المستغرق في هذا الطريق على سبيل المثال ، ثلاث ساعات.
سيتم تنفيذ حساب متوسط السرعة على النحو التالي:
v m = Δs / =t = 216/3 = 72 كم / ساعة
إذا كان مطلوبًا التعبير عن السرعة في وحدات النظام الدولي ، فيجب إجراء التحويل التالي:
v م = 72 كم / ساعة = 72 ∙ 1000/3600 = 20 م / ث ، حيث أن الكيلومتر الواحد هو ألف متر والساعة الواحدة 3600 ثانية.
المثال الثاني
حالة عملية أخرى لحساب متوسط السرعة هي عندما يتم إجراء العديد من الرحلات في فترة زمنية معينة.
لنفترض امرأة قامت بعدة جولات بالدراجات الهوائية على مدار عدة أيام وتريد أن تعرف متوسط سرعة رحلتها.
سافرت المرأة عبر المسافات التالية خلال الأيام المتعاقبة: 30 كيلومترًا و 50 كيلومترًا و 40 كيلومترًا و 20 كيلومترًا.
الأوقات المستخدمة كانت كما يلي: ساعة ونصف ، ساعتان ونصف ، ساعتان ونصف ، وساعة ونصف. ثم ، يتم حساب متوسط السرعة الناتجة على النحو التالي:
v م = (30 + 50 + 40 + 20) / (1،5 + 2،5 + 2،5 + 1،5) = 17،5 كم / ساعة
أمثلة لمتوسط السرعة
قد يكون من المثير للاهتمام معرفة بعض الأمثلة على سرعات الإزاحة المتوسطة للحصول على فكرة أكثر سهولة عن القيم المختلفة التي يمكن أن تأخذها السرعة.
في حالة الشخص الذي يمشي ، تعتبر قيمة متوسط السرعة 5 كيلومترات في الساعة. إذا كان ذلك الشخص نفسه يركض ، فيمكنه الوصول إلى نصف السرعة المتوسطة.
يمكن تقدير متوسط سرعة الدراج الهوائي بحوالي 16 كيلومترًا في الساعة ، بينما يصل متوسط سرعة الدراج المحترف على الطريق إلى 45 كيلومترًا في الساعة.
يمكن أن يصل متوسط سرعة الأعاصير من الفئة 1 إلى 119 كم في الساعة. أخيرًا ، يبلغ متوسط سرعة الأرض المدارية حول الشمس 107 218 كيلومترًا في الساعة.
