Hetkne vs keskmine kiirus
Kiirus on mehaanikas väga oluline mõiste. Paljud objekti omadused, nagu kineetiline energia ja viskoossus, sõltuvad objekti kiirusest. Kiiruse mõistet kasutatakse laialdaselt sellistes valdkondades nagu kineetika, kinemaatika, dünaamika, astrofüüsika ja isegi tehnika. Sellistes valdkondades silma paistmiseks on ülioluline omada õiget arusaamist hetkekiiruse ja keskmise kiiruse mõistetest. Selles artiklis käsitleme hetkekiiruse ja keskmise kiiruse, nende sarnasuste, hetkekiiruse ja keskmise kiiruse määratlusi ning lõpuks keskmise kiiruse ja hetkekiiruse erinevust.
Mis on hetkekiirus?
Esiteks tuleb mõista kiiruse mõistet, et hetkekiiruse mõistet õigesti mõista. Kiirus on keha füüsiline suurus. Hetkekiiruse saab anda objekti hetkekiirusena selle liikumise suunaga. Newtoni mehaanikas on kiirus defineeritud kui nihke muutumise kiirus. Nii kiirus kui ka nihe on vektorid. Neil on kvantitatiivne väärtus ja suund. Ainuüksi kiiruse kvantitatiivset väärtust nimetatakse kiirusmooduliks. See on võrdne objekti kiirusega. Objekti kiirus on otseselt seotud objekti kineetilise energiaga. Relatiivsusteooria pakub välja arenenuma versiooni, mida siin ei käsitleta. Relatiivsusteooria viitab ka sellele, et objekti vaadeldav mass suureneb objekti kiiruse suurendamisel. Objekti liikumiskiirus sõltub ainult objekti aegruumi koordinaadi muutustest. Objekti hetkekiirus on vahemaa, mille objekt on läbinud lõpmata väikese aja jooksul. Seda tähistatakse matemaatiliselt kui dx/dt, kus x on nihkevektor. Hetkekiirust võib pidada kiiruseks, mida objekt hetkega tunneb. Hetkekiirus on aja funktsioon. Netojõu mõju all oleva objekti puhul muutub hetkekiirus alati. Konstantse kiirusega liikuva objekti puhul on hetkekiirus konstantne.
Mis on keskmine kiirus?
Keskmine kiirus on hetkekiiruste keskmine ajaperioodi jooksul. Kuna seda on raske saada, kasutatakse keskmise kiiruse arvutamiseks lihtsat meetodit. Liikumise keskmine kiirus on objekti läbitud kogukaugus jagatud teekonnaks kulunud ajaga. Kui objekti teekond on sirgjoon, saab keskmise kiiruse vektori hõlps alt saada. Teine meetod keskmise kiiruse saamiseks on hetkekiiruse integreerimine teekonna aja suhtes. See annab objekti läbitud vahemaa. Jagades selle koguse teekonnale kulunud ajaga, saab arvutada keskmise kiiruse.
Mis vahe on keskmisel kiirusel ja hetkekiirusel?
• Antud teekonnal on hetkekiirus aja funktsioon, kuid keskmine kiirus on konstantne.
• Keskmise kiiruse vektor on alati nihke suunas. Seetõttu on keskmine kiirus teest sõltumatu, kuid hetkkiiruse vektor sõltub läbitud teest.
