Durchschnittsgeschwindigkeit: Berechnung und Beispiele
Durchschnittsgeschwindigkeit oder Durchschnittsgeschwindigkeit ist definiert als der Quotient zwischen dem zurückgelegten Raum und der durch diesen Raum zurückgelegten Zeit. Die Geschwindigkeit ist eine fundamentale Größe sowohl im physischen als auch im täglichen Leben der Menschen. Es ist in fast jedem Aspekt des Lebens der Menschen vorhanden.
Dieses Vorhandensein von Geschwindigkeit macht sich besonders in der heutigen Gesellschaft bemerkbar, in der ein wachsender Bedarf an Unmittelbarkeit besteht. Natürlich hängt Geschwindigkeit auch mit einer Vielzahl physikalischer Phänomene zusammen. Irgendwie haben alle Menschen eine mehr oder weniger genaue, intuitive Vorstellung vom Konzept der Geschwindigkeit.
Es muss zwischen Durchschnittsgeschwindigkeit und Momentangeschwindigkeit unterschieden werden. Die momentane Geschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, die ein Körper zu einem bestimmten Zeitpunkt hat, während die Durchschnittsgeschwindigkeit der Quotient zwischen Verschiebung und Zeit ist.
Außerdem ist zu beachten, dass die Geschwindigkeit eine skalare Größe ist. Das heißt, es hat eine Richtung, einen Sinn und ein Modul. Auf diese Weise wird die Geschwindigkeit in einer Richtung angewendet.
Im internationalen System wird die Geschwindigkeit in Metern pro Sekunde (m / s) gemessen, obwohl im täglichen Leben häufig andere Einheiten verwendet werden, z. B. Kilometer pro Stunde (km / h).
Wie berechne ich es?
Die Berechnung der Durchschnittsgeschwindigkeit erfolgt nach folgendem Ausdruck:
v m = & Dgr; s / & Dgr; t = (s f - s 0 ) / (t f - t 0 )
In dieser Gleichung ist v m die Durchschnittsgeschwindigkeit, Δs die Zunahme der Verschiebung und Δt das Zeitinkrement. Andererseits sind s f und s 0 die endgültige bzw. anfängliche Verschiebung; während t f und t 0 der Endzeitpunkt bzw. der Anfangszeitpunkt sind.
Ein weiterer Ausdruck für die Berechnung der Durchschnittsgeschwindigkeit ist:
v m = s t / t t
In diesem Ausdruck ist s t die Gesamtverschiebung und t t die Gesamtzeit, die für diese Verschiebung aufgewendet wurde.
Wie bei dieser Berechnung festgestellt wird, werden nur die Gesamtverschiebung und die darin verwendete Gesamtzeit berücksichtigt, ohne dass zu irgendeinem Zeitpunkt berücksichtigt werden muss, wie diese Verschiebung aufgetreten ist.
Es ist auch nicht notwendig zu wissen, ob der Körper beschleunigt, angehalten oder die gesamte Reise mit konstanter Geschwindigkeit durchgeführt hat.
Es kann häufig erforderlich sein, die inverse Berechnung durchzuführen, um die Gesamtverschiebung aus der Durchschnittsgeschwindigkeit und der insgesamt aufgewendeten Zeit zu bestimmen.
In diesem Fall müssen wir nur die Verschiebung der ersten Gleichung löschen, um den Ausdruck zu erhalten, mit dem wir sie berechnen können:
Δs = vm ≤ Δt
Dies ist auch möglich, wenn Sie die Zeit berechnen müssen, die für eine Verschiebung mit einer bekannten Durchschnittsgeschwindigkeit benötigt wird:
Δt = vm ≤ Δs
Maßeinheiten für die Geschwindigkeit
Die Geschwindigkeit kann mit verschiedenen Einheiten ausgedrückt werden. Wie oben bereits erwähnt, ist im internationalen System die Maßeinheit der Meter pro Sekunde.
Je nach Kontext kann es jedoch praktischer oder praktischer sein, andere Einheiten zu verwenden. So wird bei Transportmitteln üblicherweise der Kilometer pro Stunde verwendet.
Andererseits verwenden sie im angelsächsischen Einheitensystem Fuß pro Sekunde ( ft / s ) oder Meile pro Stunde ( mph ) für den Fall von Transportmitteln.
In der Seeschifffahrt wird üblicherweise der Knoten verwendet; Andererseits wird in der Luftfahrt manchmal die Machzahl verwendet, die als Quotient zwischen der Geschwindigkeit eines Körpers und der Schallgeschwindigkeit definiert ist.
Beispiele für die Berechnung der Durchschnittsgeschwindigkeit
Erstes Beispiel
Ein typisches Beispiel für die Berechnung der Durchschnittsgeschwindigkeit ist eine Verschiebung zwischen zwei verschiedenen Städten.
Angenommen, sowohl die Gesamtverschiebung (die nicht mit der Entfernung zwischen den beiden Städten übereinstimmen muss), die auf der Reise zwischen den beiden Städten zurückgelegt wurde (beispielsweise 216 Kilometer), als auch die auf dieser Route verbrachte Zeit sind bekannt - Zum Beispiel drei Stunden.
Die Berechnung der Durchschnittsgeschwindigkeit würde folgendermaßen durchgeführt:
v m = Δs / Δt = 216/3 = 72 km / h
Wenn die Geschwindigkeit in Einheiten des Internationalen Systems ausgedrückt werden soll, ist folgende Umrechnung durchzuführen:
v m = 72 km / h = 72 · 1000/3600 = 20 m / s, da ein Kilometer tausend Meter ist und eine Stunde 3600 Sekunden hat.
Zweites Beispiel
Ein weiterer praktischer Fall für die Berechnung der Durchschnittsgeschwindigkeit besteht darin, dass in einem bestimmten Zeitraum mehrere Fahrten durchgeführt wurden.
Angenommen, eine Frau hat mehrere Fahrradtouren über mehrere Tage gemacht und möchte wissen, wie hoch die durchschnittliche Gesamtgeschwindigkeit ihrer Reise war.
Die Frau hat die folgenden Strecken in den folgenden Tagen zurückgelegt: 30 Kilometer, 50 Kilometer, 40 Kilometer und 20 Kilometer.
Die jeweils verwendeten Zeiten waren die folgenden: eineinhalb Stunden, zweieinhalb Stunden, zweieinhalb Stunden und eineinhalb Stunden. Die resultierende Durchschnittsgeschwindigkeit wird dann wie folgt berechnet:
v m = (30 + 50 + 40 + 20) / (1, 5 + 2, 5 + 2, 5 + 1, 5) = 17, 5 km / h
Beispiele für Durchschnittsgeschwindigkeit
Es kann interessant sein, einige Beispiele für durchschnittliche Verschiebungsgeschwindigkeiten zu kennen, um eine intuitivere Vorstellung von den verschiedenen Werten zu erhalten, die die Geschwindigkeit annehmen kann.
Bei einer gehenden Person wird der Wert ihrer Durchschnittsgeschwindigkeit als 5 km / h angesehen. Wenn dieselbe Person rennt, kann sie die Hälfte dieser Durchschnittsgeschwindigkeit erreichen.
Die Durchschnittsgeschwindigkeit eines Amateurradfahrers kann auf rund 16 Stundenkilometer geschätzt werden, während die Durchschnittsgeschwindigkeit eines Profiradfahrers auf der Straße den Wert von 45 Stundenkilometern erreicht.
Wirbelstürme der Kategorie 1 können eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 119 Stundenkilometern haben. Schließlich beträgt die durchschnittliche Umlaufgeschwindigkeit der Erde um die Sonne 107.218 Kilometer pro Stunde.
