Формула для расчета средней скорости: Средняя скорость, теория и онлайн калькуляторы

Содержание

Формула средней скорости движения

 

 

Рассмотрим одну из самых простейших задач, которые можно встретить в школьной программе. Итак немного теории

 

Средняя скорость движения —  это отношение полного пути пройденного объектом на общее время затраченное на это путешествие

 

 

Естественно предположить, что если объект часть общего пути прошел за одно время,  другую часть  за другое время, а третью за третье время, то  средняя скорость  будет являтся отношением  всех частей пути на все затраченное время.

 

 

А если  известно  например  части пути и скорость объекта на каждом пути ?  Не среднее арифметическое же брать от всех скоростей… хотя очень часто  именно так и поступают впервые большинство учеников, да и взрослых тоже

 

На самом деле, при известных частях пути и скоростей на участке формула будет следующая

 

 

наверняка догадались как она получилась из предыдущей формулы.

 

Если в задании пути буду обозначаться как часть от общего ( например,  первая половина пути, 2/3 пути и т.п.) то, учитывая  что сумма таких частей будет равна всему пути ( равной единице), то средняя скорость  будет определятся как

 

Пример: 

Автомобиль проехал первую треть дороги со скоростью 60 км/ч, вторую треть дороги со скоростью 120 км/ч, третью треть дороги со скоростью 40 км/ч. найдите среднюю скорость.

Решение:

 

Ответ: 60 км/час

 

 

И последний вариант формулы на среднюю скорость это когда известно время и скорость на каждом из участков.

 

 

Правда есть еще четвертый вариант, но он практически никогда не встречается в задачах. Это когда встречаются комбинированные данные, например: Пешеход, преодолевает путь из точки А в точку Б. Первую половину пути пешеход прошел со скоростью 5 км/час а вторую половину пути за 1 час. Какое расстояние  между А и Б, если средняя скорость пешехода, со всеми остановками и перекурами, была 3 км/час

 

Смотрим вот на эту формулу    и думаем

 

Части пути нам известны, то есть общее расстояние нам известно и принимается за единицу ( половина пути+половина пути равна единице пути)

Теперь со временем

На первом участке время легко вычислить ( половину пути разделить на 5 км/ч). Получаем одну десятую пути.  Не пугайтесь что получилось «время  равно одной десятой пути». Оно потом понадобится..

Время на втором участке известно и равно 1 час

 

Напишем нашу формулу по полученным данным

 

 

 

Выразим расстояние от точки А до точки Б через среднюю скорость и получим

 

 

Поставим значение средней скорости  получим что общее расстояние которое преодолел пешеход равно  4 километра и почти 286 метров

 

Сложновато? Зато интересно и увлекательно.

 

Из последней формулы  вытекает  «парадоксальный» вывод: При средней скорости приближающейся к 10 км/час  расстояние между точками А и Б становится неприлично большим и уходит в бесконечность, а при 11 км/час расстояние вообще  становится отрицательным.

 

Что хотелось бы по этому поводу сказать. не всегда надо бездумно подвергать анализу последнюю формулу, особенно когда знаменатель  обращается в ноль.

Взяв предыдущую формулу  — мы бы увидели что  при средней скорости в 10 км/ч , расстояние просто будет неопределено. То есть при заданных условиях средняя скорость никак не может быть больше 10 км/час.

 

 

  • Фразеологический словарь выражения чувств и эмоций >>

Средняя скорость-Скоростьв физике

Средняя скорость

    Средняя скорость – не самое сложное понятие в кинематике. Однако для многих учащихся простота этого понятия оказывается обманчивой.
    Известно, что средняя скорость – это величина, равная отношению пути, пройденного телом, ко времени, за которое пройден этот путь: Краткость и простота определения скрывают от некоторых учеников важные для решения задач вопросы и ответы на них.

    1. Какое время следует учитывать при расчете средней скорости, если тело в пути делало остановки?
    В определении указано: “…ко времени, за которое пройден этот путь”, то есть ко всему промежутку времени с момента, когда тело тронулось в этот путь (представьте, что Вы включили секундомер), до момента, когда тело преодолело этот путь (только в этот момент Вы останавливаете секундомер!). О том, что время на остановки не следует учитывать, в определении ничего не сказано (поэтому секундомер на промежуточных остановках не выключайте!). Таким образом, при расчете средней скорости следует учитывать всё время, которое ушло на преодоление пути (в том числе и время, потраченное на остановки).

    2. Как правильно рассчитать среднюю скорость тела, которое начало движение в пункте А, окончило его в пункте В, но по дороге из А в В поворачивало назад

(может быть ни один раз!), а затем вновь продолжало движение к пункту В?
   В определении указано “…равная отношению пути, пройденного телом…”, значит, при расчете средней скорости определяющим является не расстояние между точками (пунктами) начала и окончания движения, а реальный путь, которое прошло тело.

Пример 1. Найти среднюю скорость человека на пути от дома до станции, расстояние между которыми l =800 м, если, пройдя четверть пути, он вернулся домой (например, проверить, хорошо ли закрыта дверь) и через мин продолжил путь на станцию. Скорость движения человека постоянна и равна v =4 км/ч.

Решение. Началом движения человека, конечно, следует считать момент времени, когда он первый раз вышел из дома. Четверть пути составляет расстояние

l1/4 =l : 4 =800 : 4 =200 м. При возвращении домой человек прошел путь 2l1/4 =400 м. После этого он вышел из дома второй раз и дошел до станции. Путь, пройденный человеком с начала движения, составит:

S = 2l1/4 + l =400 + 800 =1200 м =1,2 км.

Время t, которое затрачено на преодоление этого пути, складывается из времени пребывания дома и времени Т, в течение которого человек двигался по маршруту “из дома–к дому–на станцию”. Поскольку скорость движения человека постоянна (v =4 км/ч) и проделанный путь известен, то время движения составляет:

1,2 км : 4 км/ч =0,3 ч =18 мин.
Тогда все время, затраченное человеком, составляет:

t =+ T = 2 + 18 =20 мин =1/3 ч.
Найдем среднюю скорость:

1,2 км : ч =3,6 км/ч.

Ответ: vср =3,6 км/ч.

Среднюю скорость движения человек оценивает довольно часто, но судит о ней, глядя на часы. Торопящийся человек соотносит расстояние, которое ещё осталось преодолеть, и время, отпущенное ему на это, после чего делает вывод (хотя числовое значение средней скорости вряд ли при этом находится): “Ну, теперь можно идти помедленнее” или “Придется еще поднажать, иначе не успею”.

Вернемся к рассмотренному примеру. Будем считать, что скорость v0 =4 км/ч выбрана человеком не случайно. проходя от дома до станции ежедневно, человек замечает, что расстояние l ==800 м, он проходит за время t0 =12 мин =0,2 ч:

= 0,8 км : 0,2 ч =4 км/ч.

По существу, это – средняя скорость, поскольку доподлинно неизвестно, с какой скоростью человек идет в каждый момент времени. Двигаясь с такой скоростью и затрачивая время

t0, человек ежедневно успевает на станцию вовремя. Если приходится возвращаться домой (увеличивать путь, который надо преодолеть и на это требуется дополнительное время) или останавливаться (увеличивая время, необходимое на преодоление пути), выбранная скорость движения v0 не подходит: можно опоздать на станцию. Значит, надо увеличивать скорость движения. Но как это сделать без напрасных затрат сил?

Пример 2. Человек обычно доходит из дома до станции за время t0 =12 мин, проходя расстояние l =800 м. Однажды, пройдя четверть пути, он вспоминает, что не выключил электроприборы, и возвращается домой, выключает электроприборы, затрачивая время= 2 мин, и снова идет на станцию. С какой наименьшей скоростью надо двигаться человеку, после того как он повернул домой, чтобы успеть на станцию в обычное время (и не опоздать на электричку).

Решение.

1. Обычно человек двигается со скоростью

м/мин =4 км/ч.

2. Пройдя с такой скоростью четверть пути, он затратил время : 4 км/ч =0,05 ч =3 мин. Значит, в его распоряжении осталось время Т2 =t0 – T1 =12 – 3 =9 мин.

3. За время Т2 человек должен преодолеть путь до дома, а затем снова до станции:
м =1 км и, кроме того, часть времени (= 2 мин) потратить дома. Поэтому путь S человеку придется преодолевать за время

ч,

то есть со скоростью, не меньшей, чем

1 км : ч =км/ч =км/ч » 8,6 км/ч.

Проверьте, что добежав до дома со скоростью км/ч, а затем шагая со скоростью v2 =2v0 =8 км/ч, человек придет на станцию вовремя.

Ответ: человеку необходимо двигаться со скоростью, не меньшей, чем км/ч. Обратите внимание, что средняя скорость за время (t =12 минут) от начала движения до его окончания составляет

м/мин =100 м/мин =6 км/ч.

Найденное значение vср в полтора раза выше, чем v0, и показывает, с какой начальной скоростью следует выходить человеку из дома, если он забывчив.

На рис.1 показан график зависимости скорости человека от времени для примера 2 в случае, если человек бежит домой со скоростью v1 =3v0 ==12 км/ч, а затем идет до станции очень быстрым шагом со скоростью v2 =2v0 =8 км/ч. Штрихпунктирной линией указан график движения со скоростью v0, а тонкой линией – со скоростью vср =6 км/ч.

Подсчитаем среднее арифметическое для значений скорости v0, v1, v2:

км/ч.

Это значение не равно значению средней скорости vср. Убедитесь в этом и не совершайте в дальнейшем распространенную ошибку: не пытайтесь искать среднюю скорость как среднее арифметическое значение (оно не имеет физического смысла!).

Пример 3. Автомобиль проезжает первую треть пути равномерно со скоростью v1 =108 км/ч, а остальные две трети пути – со скоростью v2 =72 км/ч. Найти среднюю скорость автомобиля.
Решение. Неверно считать, что средняя скорость совпадает со средним арифметическим значением v1 и v2, которое составляет

км/ч.

1. Найдем время t1 движения со скоростью v1, полагая, что весь путь равен L [км]. Из условия ясно, что

2. Время t2 движения на оставшемся участке пути составляет

3. Итак, время на продолжение пути L составляет

4. По определению средней скорости

км/ч.

Ответ: средняя скорость vср =81 км/ч.

Значение средней скорости совпадает со средним арифметическим значением скорости только в одном частном случае, когда тело двигается с различными скоростями так, что между последовательными моментами изменения (переключения) скорости проходит одинаковое время Т. Таким образом, тело двигается со скоростью v1 в течение времени t1=T, со скоростью v2 в течение времени t2=T, со скоростью v3 в течение времени t3=T и т. д. Если на протяжении пути скорость изменялась n раз, то пройденный путь

S =v1t1 + v2t2 + v3t3 + … +vntn =T(v1 + v2 + v3 + … +vn).

Время t, за которое пройден путь, составляет

t =t1 + t2 + t3 + … + tn =T*n.

По определению:

.

Не запрещено для этого частного случая двигаться со скоростью v0=0, т.е. делать остановки. Но время остановки должно составлять t0 =T.

Пример 4. Вертолет пролетает без остановок равномерно и прямолинейно над пунктами А, В, С (в указанном порядке) и возвращается в А. Пункты А, В, С являются как бы вершинами треугольника. Расстояние между А и В составляет LAB =150 км, между В и С LBC =200 км, между С и А LCA =100 км. Время, за которое вертолет пролетает от одного пункта до другого, составляет полчаса. Найти среднюю скорость движения вертолета на маршруте АВСА. Изменится ли средняя скорость, если LCA =200 км и всё расстояние вертолет преодолеет за 1 ч?

Решение. 1. Находим скорость движения вертолета на каждом участке:

км/ч;

км/ч;

км/ч.

2. Поскольку t =0,5 ч одинаково для всех участков движения, то

км/ч.

3. Если расстояние LСА =200 км и tCA=1ч, то не меняется vCA=200 км/ч. Но в этом случае нельзя подсчитывать (для простоты) среднюю скорость как среднее арифметическое, так как t ? tAB ==tBC.

км/ч.

Ответ: 1) vcp1 =300 км/ч; 2) vcp2 =275 км/ч.

Контрольные задания на эту тему

 

Неравномерное прямолинейное движение

При неравномерном движении тело может за равные промежутки времени проходить как равные, так и разные пути.

Для описания неравномерного движения вводится понятие средней скорости.

Средняя скорость это физическая величина, равная отношению всего пути, пройденного телом, ко всему времени его движения на рассматриваемом участке:  где L – весь путь, а t – все время движения на рассматриваемом участке.

Средняя скорость, по данному определению, величина скалярная потому, что путь и время величины скалярные.

Однако среднюю скорость можно определять и через перемещение согласно уравнению

В этом случае среднюю скорость следует считать величиной векторной потому, что она определяется через отношение векторной величины к скалярной.

Средняя скорость прохождения пути и средняя скорость перемещения – это две разные величины, которые могут характеризовать одно и то же движение.

При расчете средней скорости очень часто допускается ошибка, состоящая в том, что понятие средней скорости подменяется понятием среднего арифметического скоростей тела на разных участках движения. Чтобы показать неправомерность такой подмены рассмотрим задачу и проанализируем ее решение.

Пример 1Задача про половину пути и половину времени

Из пункта A в пункт B выходит поезд. Половину всего пути поезд движется со скоростью 30 км/ч, а вторую половину пути – со скоростью 50 км/ч.

Чему равна средняя скорость движения поезда на участке AB?

Движение поезда на участке AC и на участке CB равномерное. Взглянув на текст задачи, нередко сразу хочется дать ответ: υср = 40 км/ч.

Почему?

Да потому, что нам кажется, что для вычисления средней скорости вполне подходит формула, используемая для расчета среднего арифметического.

Давайте разберемся: можно ли использовать эту формулу и рассчитывать среднюю скорость путем нахождения полусуммы заданных скоростей.

Для этого рассмотрим несколько иную ситуацию.

Допустим, мы правы и средняя скорость действительно равна 40 км/ч.

Тогда решим другую задачу.

Из пункта A в пункт B выходит поезд. Половину всего времени (до точки C) он движется со скоростью 30 км/ч, а вторую половину времени – со скоростью 50 км/ч.

Чему равна средняя скорость поезда на участке AB?

Как видно, тексты задач очень похожи, есть только «очень маленькая» разница.

Если в первом случае речь идет о половине пути, то во втором случае речь идет о половине времени.

Очевидно, что точка C во втором случае находится несколько ближе к точке A, чем в первом случае, и ожидать одинаковых ответов в первой и второй задаче, вероятно, нельзя.

Если мы, решая вторую задачу, так же дадим ответ, что средняя скорость равна полусумме скоростей на первом и втором участке, мы не можем быть уверены, что мы решили задачу правильно. Как быть?

Выход из положения следующий: дело в том, что средняя скорость не определяется через среднее арифметическое. Есть определяющее уравнение для средней скорости, согласно которому для нахождения средней скорости на некотором участке, надо весь путь, пройденный телом, поделить на все время движения:

Начинать решение задачи нужно именно с формулы, определяющей среднюю скорость, даже если нам кажется, что мы в каком-то случае можем использовать более простую формулу.

Будем двигаться от вопроса к известным величинам.

Неизвестную величину υср выражаем через другие величины – L0 и Δt0.

Оказывается, что обе эти величины неизвестны, поэтому мы должны выразить их через другие величины. Например, в первом случае: L0 = 2 ∙ L, а Δt0 = Δt1 + Δt2.

Подставим эти величины, соответственно, в числитель и знаменатель исходного уравнения.

Во втором случае мы поступаем точно так же. Нам не известен весь путь и все время. Выражаем их: и

Очевидно, что время движения на участке AB во втором случае и время движения на участке AB в первом случае различны.

В первом случае, поскольку нам неизвестны времена и мы попытаемся выразить и эти величины:   а во втором случае мы выражаем и :  

Подставляем выраженные величины в исходные уравнения.

Таким образом, в первой задаче имеем:

После преобразования получаем:

Во втором случае получаем а после преобразования:

Ответы, как и было предсказано, различны, но во втором случае мы получили, что средняя скорость действительно равняется полусумме скоростей.

Может возникнуть вопрос, а почему сразу нельзя воспользоваться этим уравнением и дать такой ответ?

Дело в том, что записав, что средняя скорость на участке AB во втором случае равна полусумме скоростей на первом и на втором участках, мы бы представили не решение задачи, а готовый ответ. Решение же, как видно, достаточно длинное, и начинается оно с определяющего уравнения. То, что мы в данном случае получили уравнение, которое хотели использовать изначально – чистая случайность.

При неравномерном движении скорость тела может непрерывно меняться. При таком движении скорость в любой последующей точке траектории будет отличаться от скорости в предыдущей точке.

Скорость тела в данный момент времени и в данной точке траектории называют мгновенной скоростью.

Чем больше промежуток времени Δt, тем средняя скорость больше отличается от мгновенной. И, наоборот, чем меньше промежуток времени, тем меньше средняя скорость отличается от интересующей нас мгновенной скорости.

Физическая величина, равная отношению достаточно малого перемещения на участке траектории (либо пройденного пути), к малому промежутку времени, в течение которого совершается это перемещение (либо проходится путь), называется мгновенной скоростью.

Определим мгновенную скорость как предел, к которому стремится средняя скорость на бесконечно малом промежутке времени:

Если речь идет о средней скорости перемещения, то мгновенная скорость является величиной векторной:

Если речь идет о средней скорости прохождения пути, то мгновенная скорость является величиной скалярной:

Часто встречаются случаи, когда при неравномерном движении скорость тела меняется за равные промежутки времени на одну и ту же величину.

Движение тела, при котором скорость тела за любые равные промежутки времени изменяется на одну и ту же величину, называется равнопеременным.


Соответственно, если скорость тела за любые равные промежутки времени не изменяется на одинаковую величину, то движение будет называться неравнопеременным.

При равнопеременном движении скорость тела может, как уменьшаться, так и увеличиваться.

Если скорость тела увеличивается, то движение называется равноускоренным, а если уменьшается – равнозамедленным.

Характеристикой равнопеременного движения служит физическая величина, называемая ускорением.

Ускорение – это векторная физическая величина, равная отношению изменения скорости тела ко времени, в течение которого это изменение произошло:


Ускорение при равнопеременном движении не зависит ни от изменения скорости, ни от времени изменения скорости.

Ускорение показывает, на сколько изменяется скорость тела за единицу времени.

Чтобы получить единицу ускорения, надо в определяющую формулу ускорения подставить единицы скорости – 1 м/с и времени – 1 с. Получаем: [a] = 1 м/с2.

Зная ускорение тела и его начальную скорость, можно найти скорость в любой наперед заданный момент времени:

В проекции на координатную ось 0X уравнение примет вид: υx = υ0x + ax ∙ Δt.

Расчет средних скоростей движения лесовозного автотранспорта Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ТРАНСПОРТ ЛЕСА

5. Mazurkin, P.M. Statisticheskoye modelirovaniye. Evristiko-matematicheskiypodkhod [Statistical modeling . Heuristic

— mathematical approach : scientific publication]: nauchnoye izdaniye. Yoshkar-Ola: MarGTU, 2001. 100 p.

6. Mazurkin, P.M. Zakonomernosti ustoychivogo razvitiya [Laws of sustainable development : scientific publication]: nauchnoye izdaniye. Yoshkar-Ola: MarGTU, 2002. 302 p.

7. Mitrofanov, A.A. Lesosplav. Novyye tekhnologii, nauchnoye i tekhnicheskoye obespe-cheniye [Rafting . New technologies, scientific and technical support: Monograph]: monografiya. Arkhangelsk: AGTU, 2007. 492 p.

8. Mitrofanov A.A., Sokolov M.O. Novyye tekhnologii vodnogo transporta lesa na smenu molevomu lesosplavu [New technology water transport timber to replace Moleva Rafting]. Moscow State Forest University Bulletin — Lesnoj Vestnik. 2000. № 3(12). pp. 47-81.

9. Gaysin, I.G., Voytko P.F. Sovershenstvovaniye vygruzki ploskikh splotochnykh yedinits s vody na reydakh priplava [Improving unloading flat splotochnyh units with water raids priplava]. Moscow State Forest University Bulletin

— Lesnoj Vestnik. 2013. № 1. pp. 28-32.

РАСЧЕТ СРЕДНИХ СКОРОСТЕЙ ДВИЖЕНИЯ ЛЕСОВОЗНОГО АВТОТРАНСПОРТА

В.Я. ЛАРИОНОВ, проф. каф. транспорта лесаМгУЛ, канд. техн. наук,

А.А. КАМУСИН, зав. кафедрой транспорта леса МГУЛ, д-р техн. наук,

Д.М. ЛЕВУШКИН, доц. каф. транспорта леса МГУЛ, канд. техн. наук

[email protected], [email protected] ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет леса» 141005, Московская обл., г. Мытищи-5, ул. 1-я Институтская, д. 1, МГУЛ

В статье рассмотрены различные методы определения скоростей движения лесовозных автопоездов.

Ключевые слова: лесовозный автопоезд, средняя скорость движения, методы расчета.

Одним из основных показателей работы лесовозных автопоездов является производительность. Существенным фактором, влияющим на повышение производительности автопоезда и улучшение использования подвижного состава, является средняя техническая скорость движения. Поэтому разработка методов определения и оптимизации скоростей движения имеет большое прикладное значение.

В настоящее время разработаны и находят практическое применение различные методы определения скоростей движения. Они отличаются различными предпосылками, трудоемкостью и точностью определения скоростей и времени движения.

К первой группе можно отнести методы, основанные на аналитическом или графическом интегрировании уравнения движения автопоезда [1].

Решая уравнение движения для различных режимов — ускоренного, равномерного и замедленного, — находят скорости и время движения по элементам продольного

профиля дороги. При этом учитывать влияние горизонтальных и вертикальных кривых на режим движения сложно.

Выполнение более точных рачетов вызвало необходимость при решении уравнения движения учитывать многие факторы, влияющие на режим движения. Решение подобного уравнения рассматривается в работе [2]. Предложенный метод позволяет определить скорость движения в любой точке продольного профиля дороги как на прямолинейных его участках, так и на вертикальных и горизонтальных кривых. На основании этого метода разработан ряд ЭВМ-программ для расчета скоростей движения на дорогах общего пользования.

В работе [3] авторы учли специфику движения лесовозных автопоездов. Разработанные ими ЭВМ-программы определения скоростей и времени используются в практических расчетах.

Ко второй группе можно отнести приближенные графо-аналитические методы. Среди них наибольшее распространение

138

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2-S/2014

ТРАНСПОРТ ЛЕСА

имеет метод равновесных скоростей [1], основанный на следующих допущениях:

— на каждом элементе продольного профиля дороги автопоезд движется с равномерной скоростью;

— при переходе с одного элемента продольного профиля на другой скорость изменяется мгновенно, достигая величины, соответствующей уклону.

По замыслу допущений ясно, что при расчете скоростей указанным методом предполагается в любой момент времени равенство силы тяги и суммарного сопротивления, преодолеваемого движущимся с равномерной скоростью автопоездом.

К третьей группе можно отнести вероятностные методы определения скоростей, получившие развитие в последние годы. Вероятностные методы основаны, как правило, на обработке статистических данных и установлении характера и закономерностей распределения скоростей с последующей экспериментальной проверкой.

Первые две группы методов применяются для определения скоростей движения одиночных автомобилей. Методы третьей группы применимы, в основном, для определения скоростей автомобилей в потоке на дорогах общего пользования с большей интенсивностью движения по сравнению с лесовозными дорогами.

Как отмечалось выше, для решения практических задач представляет интерес определение средней технической скорости движения. Решение многих задач проектирования и эксплуатации лесовозных автомобильных дорог, организации транспортного процесса, эксплуатации автопарка основывается на знании эксплуатационных характеристик дорог. Одной из важнейших эксплуатационных характеристик является средняя скорость движения автопоездов. Средняя скорость движения может служить основой для решения следующих задач:

1) технико-экономического сравнения вариантов проектируемых дорог или оценки эффективности работы автопарка — определения производительности автопоездов, се-

бестоимости перевозок древесины, затрат времени и труда на превозки;

2) планирования работы автопарка — составление графиков движения на маршрутах, определение объемов перевозок, увязка технологических операций на лесных складах и т.п.;

3) обоснования эксплуатационных характеристик проектируемых дорог;

4) обоснования мероприятий по реконструкции дорог — смягчения продольных уклонов, увеличения радиусов горизонтальных кривых, улучшения качества покрытия, реконструкция однополосной дороги в двухполосную и т.п.;

5) разработки норм технологического проектирования.

В зависимости от решаемой задачи могут определяться средние технические скорости для одиночных автопоездов, для группы однотипных автопоездов или для автопарка в целом. Поскольку большинство лесозаготовительных предприятий работают на базе однотипных, а многие — на базе одномарочных машин, то определение средних скоростей движения для автопарка в целом приобретает большое значение.

Разработка метода определения и оптимизации средних скоростей движения автомобилей должна основываться на более полном изучении влияния различных факторов на процесс движения автомобиля. Можно выделить две группы факторов: факторы, определяющие дорожные условия и обуславливающие в основном сопротивление движению, и факторы, влияющие на процесс движения и определяемые взаимодействием сисиемы водитель-автомобиль-дорога.

К первой группе факторов относятся тип и покрытие дороги и его состояние. Большую роль играет рельеф местности, определяющий продольные уклоны дороги. Значение сопротивлений движению в зависимости от видов и состояния покрытий известны и приведены во многих работах [2, 3]. Сопротивление движению не может быть охарактеризовано однозначно и изменяется в довольно широких пределах. При

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2-S/2014

139

ТРАНСПОРТ ЛЕСА

этом диапазон изменения сопротивления велик. Например, коэффициент сопротивления движению для гравийного покрытия составляет 0,03-0,06, то есть диапазон изменения равен 2,0. Сопротивление движению представляет собой сумму сопротивлений и зависит от состояния покрытия (сухое, мокрое), микропрофиля, от деформации дорожной одежды и шин и т.д. Их значения переменны во времени и по длине маршрута. Сопротвление движению зависит от скорости, с увеличением которой сопротивление возрастает.

Существенное влияние на скорость оказывают продольные уклоны. На дорогах общего пользования при проектировании задается одно значение руководящего уклона для обоих направлений движения. На лесовозных же дорогах в силу односторонности грузопотока в грузовом направлении подъемы проектируются значительно более пологими, чем в порожнем направлении. Скорость на подъеме определяется использованием динамических свойств, зависящих от технического состояния автомобиля, рейсовой нагрузки, психофизических свойств водителя и т.п. Скорость на спуске ограничивается условиями безопасности движения. Таким образом, скорость на участках подъем-спуск может оказаться меньше, чем на горизонтальных участках дороги.

Тип и покрытие дороги и продольные уклоны являются основными составляющими суммарного сопротивления движению, которое определяет в основном среднюю техническую скорость автомобиля. Эти факторы в достаточной мере хорошо изучены.

Вторая группа факторов обусловлена особенностями восприятия водителем дорожной обстановки, шириной проезжей части, интенсивностью движения, навыками управления и техническим состоянием автомобиля, погодными условиями и т.д. Благоприятное сочетание этих факторов приводит к увеличению средней скорости автомобилей и наоборот. Вторая группа факторов также не является постоянной во времени и по длине маршрута. Часть этих

факторов изучена достаточно хорошо, другая часть, особенно связанная с психофизическими свойствами водителя, изучена недостаточно и применительно к лесовозным дорогам требует дополнительного исследования.

Из краткого приведенного выше анализа ясно, что скорость автобиля на каждом участке дороги представляет собой функцию случайных факторов и меняется от элемента к элементу продольного профиля случайным образом. Под воздействием случайных факторов и их комбинаций скорость движения принимает на каждом участке какое-то определенное значение, отличное от значения на других участках. Это значение скорости лежит в интервалах, определенных свойствами системы водитель-дорога-авто-мобиль, и как-то распределяется в этом интервале. Следовательно, значение скорости можно описать каким-то законом распределения. И как всякая случайная величина скорость будет характеризоваться средним значением. Это среднее значение представляет собой среднюю скорость автомобиля, учитывающую влияние различных случайных факторов. Трудность описания скорости как случайной величины заключается в том, что взаимодействие и взаимообусловленность многообразия факторов мало изучено.

Для упрощения решения задачи приняты следующие допущения:

1) участок маршрута, на котором выполняется условие

D+1 < V <D (1)

преодолевается только на i-й передаче, где D и D. — динамический фактор на i+ 1-й и i -й передаче соответственно; у — суммарное сопротивление движению;

2) скорость на i-й передаче меняется в пределах

V, < V < V (2)

при выполнении условия (1), где V._1 и V — максимальные скорости на i—1-й и i -й передачах;

3) переключение с i-й передачи на более высокую или низкую обуславливается суммарным сопротивлением у;

140

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2-S/2014

ТРАНСПОРТ ЛЕСА

4) переключение на более высокую передачу осуществляется в точке маршрута, где имеет место равенство D.+1 = у. При этом на следующем участке D. (3)

где f — коэффициент сопротивления движению,

in — продольный уклон.

В случае, если задача решается для группы маршрутов, то нужно найти законы распределения у. Это отдельный вопрос и он требует дополнительного исследования.

Обозначим закон распределения величины у через

/у) = Ду). (4)

На основании зависимости (4) можно определить участки длиной L., преодолеваемые на i-й передаче. Обозначим через k относительный путь движения автомобиля на i-й передаче

k = L /L, тогда L = kL, где L — длина маршрута.

Длина участка L. будет зависеть от вероятности попадания величины суммарного сопротивления у в интервалы, ограниченные возможностями i-й передачи (2), и определяется по формуле

L l p(Di+l < у X

где p(D.. (5)

А+1

Однако значение длины участка L. еще не позволяет определить скорость: на этом участке величина скорости может иметь лю-

бое значение согласно условию (2) в пределах от v._1 до V.. При этом каждое отдельное значение скорости представляется случайной величиной. Как и всякая случайная величина, подчиненная любому закону распределения, скорость может быть охарактеризована средним значением по формуле математического ожидания для непрерывной случайной величины. В этом случае средняя скорость автомобиля на i -й передаче определится по формуле

уа = \mw.

V,-i

С некоторым приближением можно записать

vCi = l/2(v + vj = 1/2(1 + v jv)vi = 5.Vi=1ШX, (9)

i=l

где у. = tit.

Максимальная скорость v на i-й передаче определяется по известной формуле

v = n NJ f Q, (10)

где N — максимальная можность двигателя; f — удельная сила тяги на i-й передаче;

П — КПД двигателя и трансмиссии;

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2-S/2014

141

ТРАНСПОРТ ЛЕСА

Q — полная масса автопоезда.

Запишем удельную мощность двига-

телч

N = NJ Q.s

Подставив значение у. в формулу (12), получим окончательную зависимость для определения средней скорости автомобиля

(14)

Время движения минимизируется по формулам (13). Полученная зависимость (14) учитывает воздействие на режим движения факторов первой группы и до некоторой степени — второй группы.

Рассмотренная методика определения средних скоростей движения может использоваться для решения задач, изложенных выше.

Библиографический список

1. Салминен, Э.О. Транспорт леса. Т.1. Сухопутный транспорт: учебник для студ. высш.учеб.заведе-ний / Г.Ф. Грехов, Н.А. Тюрин и др.; под ред. Э.О. Салминена. — М.: Академия, 2009. — 368 с.

2. Бельский А.Е. Расчеты скоростей движения и автомобильных дорогах / А.Е. Бельский. — М.: Транспорт, 1966. — 120 с.

3. Шегельман, И.Р Моделирование движения лесовозных автопоездов на ПЭВМ / И.Р. Шегельман, В.И. Срыпник, А.В. Пладов, А.Н. Кочанов, В.А. Кузнецов. — Петрозаводск: ПетрГУ, 2003. — 234 с.

CALCULATION OF AVERAGE SPEEDS OF VEHICLES

for transportation of timber

Larionov V (MSFU), Kamusin A. (MSFU), Levushkin D. (MSFU)

kamusin@mgul. ac.ru, larionov@mgul. ac. ru

Moscow State Forest University (MSFU), 1st Institutskaya st., 1, 141005, Mytischi, Moscow region, Russia

The article describes the various methods discussed certain speed logging trucks.

Key words: logging trucks, average speed, calculation methods.

References

1. Salminen E.O., Grekhov G.F., Tyurin N.A. i dr. Transport lesa. T. 1. Sukhoputnyy transport: uchebnik dlya stud. vyssh. ucheb.zavedeniy [Transport timber. V.1. Land transport: a textbook for university students], red. E.O. Salminena. Moscow. Akademiya, 2009. 368 p.

2. Belskiy A.E. Raschety skorostey dvizheniya i avtomobilnykh dorogakh [Calculations speeds and roads]. Moscow. Transport, 1966. 120 p.

3. Shegelman I.R., Srypnik V.I., Pladov A.V., Kochanov A.N., Kuznetsov V.A. Modelirovaniye dvizheniya lesovoznykh avtopoyezdov na PEVM [Simulation of the motion of logging trucks on the PC]. PetrGU. Petrozavodsk, 2003. 234 p.

142

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2-S/2014

Средняя скорость молекул

В физике выделяют 2 скорости, характеризующие движение молекул: средняя скорость движения молекул и средняя квадратичная скорость.

Средняя скорость движения молекул

Средняя скорость движения молекул называется также скоростью теплового движения молекул.

Определение 1

Формула средней относительной скорости молекул в физике представлена следующим выражением:

υotn=28kTπm0=2υ.

Нужна помощь преподавателя?

Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание

Средняя квадратичная скорость

Средняя квадратичная скорость движения молекул газа это следующая величина:

υkυ=1N∑i=1Nυi2

Формулу средней квадратичной скорости можно переписать так:

υkυ2=∫0∞υ2Fυdυ.

Проводя интегрирование, аналогичное интегрированию при получении связи средней скорости с температурой газа, получаем:

υkυ=3kTm0=3RTμ

Именно средняя квадратичная скорость поступательного движения молекул газа входит в состав основного уравнения молекулярно-кинетической теории:

p=13nm0υkυ,

где n=NV – это концентрация частиц вещества, N – это количество частиц вещества, V – это объем.

Пример 1

Необходимо определить, как изменяется средняя скорость движения молекул идеального газа с увеличением давления в процессе, изображенном на графике (рисунок 1).

Рисунок 1

Решение

Запишем выражение для средней скорости движения молекул газа следующим образом:

υ=8kTπm0

Из графика видно, что p~ρ или p=Cρ,  где C – это некоторая константа.

m0=ρn, p=nkT=Cρ→kT=Cρn

Подставив m0=ρn, p=nkT=Cρ→kT=Cρn в υ=8kTπm0, получаем:

υ=8kTπm0=8Cρπnnρ=8Cπ

Ответ: В процессе, представленном на графике, с увеличением давления средняя скорость движения молекул не меняется.

Пример 2

Можно ли найти среднюю квадратичную скорость молекулы идеального газа, если известно: давление газа (p), молярная масса газа (μ), а также концентрация молекул газа (n)?

Решение

Применим выражение для υkυ:

υkυ=3RTμ

Помимо этого, из уравнения Менделеева-Клайперона и зная, что mμ=NNA:

pV=mμRT=NNART.

Поделим правую и левую части pV=mμRT=NNART на V, и зная NV=n, получаем:

p=nNART→RT=pNAn

Подставляем p=nNART→RT=pNAn в выражение для среднеквадратичной скорости υkυ=3RTμ, получаем:

υkυ=3pNAμn

Ответ: По заданным в условии задачи параметрам среднеквадратичная скорость движения молекул газа вычисляется при помощи формулы υkυ=3pNAμn.

Примеры использования функции ВРЕМЯ для расчетов в Excel

Функция ВРЕМЯ возвращает десятичное число, выражающее определенное значение во времени. Возвращаемое значение зависит от формата ячейки. Если ячейка имеет формат «Общий», функция ВРЕМЯ вернет результат, отформатированный в виде даты. Числовой результат работы данной функции – десятичное число из интервала от 0 до 0,99988426, которое представляет собой значение в единицах измерения времени от 0:00:00 до 23:59:59.

Особенности работы функции ВРЕМЯ в Excel

Функция ВРЕМЯ в Excel из категории «Дата и время» предназначена для использования специалистами, выполняющими временные расчеты, например, экономистам-нормировщикам.

Функция имеет следующий синтаксис:

=ВРЕМЯ(часы; минуты; секунды)

Рассмотрим параметры, принимаемые на вход данной функцией:

  1. Часы – обязательный параметр, принимающий значения в интервале от 0 до 32767, задающие часы. При вводе чисел со значениями свыше 23 выполняется вычитание наибольшего ближайшего меньшего значения, кратного 24, результат которого принимается в качестве входного параметра. Например, результат выполнения функции ВРЕМЯ(31;0;0) эквивалентен результату выполнения функции (7;0;0) и равен 07:00.
  2. Минуты – обязательный параметр, принимающий числа в интервале от 0 до 32767, определяющие минуты. При вводе значений, превышающих 59, производится перерасчет в часы и минуты. Например, результат выполнения функции (0;134;0) эквивалентен результату выполнения функции ВРЕМЯ(2;14;0) и равен 02:14.
  3. Секунды – обязательный параметр, принимающий значения от 0 до 32767, определяющий секунды. При вводе чисел свыше 59 производится автоматический перерасчет в часы, минуты и секунды. Например, ВРЕМЯ(0;0;190) эквивалентно значению (0;03;10) и равно 00:03:10.

Перечисленные параметры – обязательные. Если один или несколько из них имеют значение 0 (нуль), это должно быть указано явно.



Примеры использования функции ВРЕМЯ в Excel

Пример 1. Длина маршрута общественного транспорта составляет 34 минуты. Время отправки из депо – 8:25 утра. Необходимо узнать, во сколько транспорт прибудет в депо пройдя полный маршрут, пренебрегая возможными задержками на пути.

Заполним таблицу исходных данных. Укажем часы, минуты и секунды отправки транспортного средства из депо, а также длину маршрута:

Для решения задачи необходимо в ячейке E3 ввести следующую формулу:

Значения аргументов функций:

  • A3 – часы отправки из депо;
  • B3 – минуты выезда;
  • C3 – секунды выезда;
  • D3 – протяженность маршрута, выраженная в минутах.

То есть, транспортное средство вернется в депо в 8:59 AM.

Как рассчитать прибытие автомобиля к пункту назначения?

Пример 2. Автомобиль движется из одного города в другой со средней скоростью 80 км/ч. Известно, что он выехал в 12:10, а расстояние между городами составляет 420 км. Необходимо определить время прибытия в пункт назначения.

Внесем в таблицу исходных данных часы, минуты и секунды отправки автомобиля:

Определим длительность нахождения автомобиля в пути, зная, что время равно частному от деления расстояния на скорость:

В ячейке F будет использована следующая формула:

Где:

  • E3 – расстояние между городами, км;
  • D3 – средняя скорость движения авто, км/ч;
  • 60 – коэффициент для перевода десятичной дроби в минуты.

Введем в ячейке G2 следующую формулу:

Значения аргументов функций:

  • A3 – часы отправки из депо;
  • B3 – минуты выезда;
  • C3 – секунды выезда;
  • F3 – вычисленное ранее время нахождения в пути, выраженное в минутах.

То есть, автомобиль приедет во второй город в 5:25 PM.

Как посчитать длительность производственного процесса на оборудовании в Excel?

Пример 3. Длительность производственного процесса составляет 739 секунд. Необходимо выразить эту длительность в минутах и секундах.

Укажем исходное значение минут в ячейке A2:

Воспользуемся рассматриваемой формулой для вычисления времени:

Результатом выполнения формулы является значение 12:12 AM, что не соответствует условию задачи. Воспользуемся функцией МИНУТЫ, чтобы выделить искомую часть времени:

B2 – ячейка с полученным промежуточным результатом вычислений.

То есть длительность производственного процесса для изготовления единицы продукции составляет 12 минут на одной единице оборудования цеха.

Штраф не по расчету – Авто – Коммерсантъ

Верховный суд (ВС) отменил штраф за среднюю скорость, рассчитанную между двумя камерами на участке 70 км. Водитель, проехав первый комплекс, мог свернуть на другую дорогу, остановится или двигаться дальше с большим превышением — нижестоящие суды эти обстоятельства не проверили, указал ВС. Госдума уже рассматривает законопроект, вообще отменяющий практику наказания за среднюю скорость: документ могут принять в первом чтении в декабре, но ГИБДД против такой инициативы.

Из постановления ВС следует, что житель Смоленской области Николай Баусов 17 августа 2018 года ехал на своем VW Tiguan по трассе М1. Между городами Сафоново и Вязьма скорость замерили между двумя камерами типа «Бумеранг»: система вычислила превышение на 25 км/ч (115 км/ч вместо положенных 90 км/ч). ГИБДД вынесла постановление, указав место совершения правонарушения участок дороги протяженностью более 70 км (226–227 км). Господин Баусов пожаловался за необоснованность решения сначала в Вяземский районный суд Смоленской области, затем в Смоленский областной суд, но отменить штраф не смог. В 2019 году водитель обратился в ВС.

Автомобиль мог двигаться по иному маршруту, отмечает судья ВС Владимир Меркулов в постановлении. «То есть, проехав первую камеру видеофиксации (без превышения скоростного режима), заявитель мог проследовать на иной участок дороги (объездная дорога, дублер) и выехать на автодорогу перед второй камерой видеофиксации, которую он проехал без превышения установленной скорости,— пишет судья.— Часть времени транспортное средство могло не двигаться (быть припарковано), а участок автодороги между установленными камерами преодолеть с большей скоростью, чем указано в постановлении». Все эти версии, говорит господин Меркулов, судебные инстанции не проверяли и оценивали. «Меры к всестороннему, полному и объективному рассмотрению дела не приняты,— приходит в выводу ВС.— Такое разрешение дела не отвечает установленным ст. 24.1 КоАП РФ задачам производства по делам об административных правонарушениях». Указание отдельного участка дороги в качестве места совершения правонарушения «является недопустимым» с учетом того, что на него может распространяться юрисдикция разных судов, отметил Владимир Меркулов. Вынесенный в отношении Николая Баусова штраф отменен, дело направлено на новое рассмотрение в Вяземский районный суд Смоленской области.

Изменение средней скорости всегда вызывало вопросы у юристов, пояснил “Ъ” адвокат движения «Свобода выбора» Сергей Радько.

«Подобное решение ВС, конечно, знаменательное, но делать из него глобальные выводы я бы не стал,— говорит он.— Гарантий, что следующий аналогичный штраф ВС отменит, никто дать не может. Право у нас не прецедентное». Основная претензия, которая возникла у ВС в случае Николая Баусова — это расстояние между камерами — более 70 км, считает Сергей Радько: на этом участке с автомобилем могло случится что угодно. «А вот если, к примеру, замеряется скорость на МКАД между двумя съездами на участке 1–2 км, то здесь придраться и отменить штраф будет уже сложнее»,— отмечает он.

При измерении средней скорости может возникнуть ошибка другого характера, говорит первый зампред комитета Госдумы по госстроительству Вячеслав Лысаков: большую часть пути водитель едет с грубым нарушением скоростного режима, на последнем отрезке задерживается на АЗС попить кофе, и при вычислении средней скорости получается, что нарушения вообще не было. «Если ВС сделает обзор судебной практики, отталкиваясь от дела Николая Баусова, нижестоящим судам будет дан сигнал о правильном векторе движения по этой теме»,— считает депутат.

ВС не первый орган власти, усомнившийся в практике вынесение штрафов за среднюю скорость. Комитет Госдумы по госстроительству в начале ноября поддержал законопроект ЛДПР, исключающий практику вынесения таких постановлений. Штрафы в таких случаях выносятся на основе «догадок, домыслов и расчетов», в ПДД нет такого понятия, как «средняя скорость», считают авторы поправок. Против законопроекта выступили в ГИБДД и правительстве, тем не менее, его рассмотрение в первом чтении запланировано на 3 декабря. Замерять среднюю скорость и выносить штрафы недавно начали на дорогах Московской области. Глава регионального минтранса Алексей Гержик в интервью “Ъ FM” назвал систему «новой идеологией предотвращения ДТП» «Сегодня работает 18 рубежей, мы будем увеличивать их количество, которые обеспечивают контроль за средней скоростью,— заявил он.— Нововведенный контроль средней скорости нам сегодня помогает просто эту функцию осуществлять более полно».

Иван Буранов


В Госдуму внесен законопроект, позволяющий обжаловать штрафы ГИБДД и получать ответы из Госавтоинспекции в электронном виде. Новая функция будет доступна почти 100 млн пользователей портала госуслуг в 2020 году. В парламенте считают, что стоит дождаться нового КоАП в 2021 году. Документ уже готовится правительством: в нем, среди прочих нововведений, можно предусмотреть и электронное обжалование.

Читать далее

Как найти среднюю скорость (формула и примеры)

Определение средней скорости

Средняя скорость объединяет две идеи в двух словах: средняя, ​​что означает среднее значение, полученное из множества отдельных точек данных, и скорость, которая представляет собой изменение положения.

Вы можете рассчитать среднюю скорость для любого типа движения, если вы можете рассчитать время движения и измерить расстояние.

Содержание

  1. Определение средней скорости
  2. Формула средней скорости
  3. Как рассчитать среднюю скорость
  4. Проблемы со средней скоростью

Формула средней скорости

Средняя скорость — это общее расстояние, пройденное для рассматриваемого объекта, деленное на общее время, затраченное на преодоление расстояния, то есть общий период времени.Формула средней скорости:

Средняя скорость (с) = общее пройденное расстояние

Средняя скорость отличается от мгновенной скорости.

Мгновенная скорость

Средняя скорость учитывает все событие, такое как ускорение автомобиля после остановки, ускорение, некоторое время в движении, затем замедление на желтый свет и, наконец, остановка.

Автомобиль движется с разной скоростью. В любой момент автомобиль не движется со скоростью 55 миль в час (миль в час).Это может быть 0 миль в час, затем 7 миль в час в другой момент, затем 53 миль в час, затем 61 миль в час и, наконец, 3 мили в час, прежде чем вернуться к 0 миль в час.

Чтобы упростить измерения и добиться прогресса в решении задачи по физике или математике, вы берете среднюю скорость всех дискретных событий, говоря, что автомобиль проехал 5,5 миль за 6 минут:

с = 5,5 миль 6 мин. = 55 миль / ч

Все остальные измерения в определенные моменты путешествия — это мгновенные скорости . В большинстве случаев вы делаете , а не , вам нужно знать формулу для мгновенной скорости, v , находя предел по мере того, как изменение во времени («мгновение») приближается к 0:

.

v = lim △ t → 0 △ x △ t

Мгновенные скорости колеблются во время события.Найти среднюю скорость намного проще и, как правило, гораздо полезнее, чем вычислить мгновенную скорость.

Скалярные и векторные величины

Скорость — это скалярная величина . У него нет направления. У него есть только размер, то есть величина или масштаб. Скалярные величины могут изменяться от 0 (нет скорости) до бесконечно высокой.

Векторная величина имеет размер и направление, как в случае с движением самолета в небе. Скорость — это векторная величина.

Скорость, будучи скалярной величиной, никогда не может быть меньше 0. Средняя и мгновенная скорости всегда являются скалярными величинами, что означает, что вы всегда можете измерить их числом. Расстояние и время также являются скалярными величинами и также могут быть измерены числами.

Как рассчитать среднюю скорость

Чтобы вычислить среднюю скорость объекта, вы должны знать общее расстояние, которое проходит объект, и общее время, затраченное на его полное путешествие.

Треугольник расстояние / скорость / время удобен для вычисления этой и двух других скалярных величин (расстояния и времени):

Три части треугольника математически расположены в правильных положениях:

  1. Чтобы получить среднюю скорость, с, разделите общее расстояние на затраченное время: Dt
  2. Чтобы получить истекшее время t, разделите общее расстояние на скорость: Ds
  3. Чтобы получить расстояние D, умножьте скорость на количество времени: s × t

Допустим, вы хотите найти среднюю скорость тихоокеанской афалины.Вам говорят, что он может преодолеть расстояние 89,7 километра за 3 часа.

Вставьте эти два заданных числа в треугольник в их двух углах, чтобы получить:

с = 89,7 км3 часов = 29,9 километров в час (км / ч)

Если вам известны две из трех переменных: расстояние, время и скорость, то вы можете использовать алгебру, чтобы найти то, что вам не хватает.

Если вам нужно общее время, у вас должны быть расстояние и скорость. Вы вставляете эти две скалярные величины в их части треугольника, чтобы получить:

т = 89.7 км 29,9 км / ч = 3 часа

Если вам нужно общее расстояние, у вас должны быть скорость и время:

D = 29,9 км / ч × 3 часа = 89,7 км

Средняя скорость особенно полезна, потому что она учитывает реальность события, а не предполагает, что что-то или кто-то движется с постоянной скоростью.

Морская свинья могла начать медленно, ускориться, остановиться для игры и продолжить. Этот трехпалый ленивец, возможно, остановился на мгновение, чтобы отдышаться, прежде чем поспешить дальше.Возможно, вам придется делать множество остановок во время прогулки с собакой, но во всех трех случаях вы можете легко вычислить среднюю скорость, разделив общее пройденное расстояние на общее затраченное время.

A Предостережение

Средняя скорость часто определяется из единиц расстояния или времени, которые необходимо преобразовать в другие единицы для окончательного ответа. Будьте осторожны при этом. Обычные преобразования заключаются в умножении единиц в секунду на 60 или 3600, чтобы получить единицы в минуту и ​​единицы в час. Просто убедитесь, что ваш ответ дан в правильную единицу времени.

Если изменяется только одна единица измерения, вам нужно будет выполнить только одну математическую операцию (например, умножить секунды, чтобы получить минуты или часы). Если две единицы изменяются (футы в секунду на мили в час), вам необходимо как умножить, так и разделить (или умножить на десятичное значение).

Проблемы со средней скоростью

Проверьте свои знания на примере задач со словами:

  1. Тарпон (разновидность рыбы) может преодолеть 105 миль за 3 часа. Какая у него средняя скорость?
  2. Голубой тунец может проплыть 286 миль за обычный школьный день из 6 человек.5 часов. Какова его средняя скорость, когда вы проводите день в классе?
  3. Мировой рекорд по максимальной скорости бега назад (при жонглировании!) Принадлежит Джо Солтеру, который преодолел 5280 футов за 457 секунд. Какова была его средняя скорость в милях за часов ? (умножьте на 3600 и затем разделите на 5280; или умножьте на 0,681818)
  4. Гепард может преодолеть 0,6 мили за 36 секунд. Какова средняя скорость гепарда в милях за секунд ? Как насчет скорости в милях за часов ? (умножить на 3600)
  5. Косатка может двигаться со средней крейсерской скоростью 8 миль в час.Большая белая акула может преодолеть расстояние в 35 миль за семь часов. Какая скорость у большой белой акулы и какое животное движется быстрее?
  6. Самый быстрый человек в воде преодолел 22,9 метра за 10 секунд. Кальмар Гумбольта может преодолеть 399,6 метра за 60 секунд. Вам нужно рассчитать среднюю скорость самого быстрого человека и кальмара Гумбольта, чтобы знать, кто кого может обогнать.

Мы знаем, что вы сначала выполните работу, прежде чем проверять эти ответы, верно?

  1. Рассчитайте среднюю скорость тарпона следующим образом: s = 105 миль3 часа, что означает, что рыба может двигаться со средней скоростью 35 миль в час.
  2. Формула синего тунца выглядела бы так: s = 286 миль 6,5 часов, поэтому средняя скорость рыбы составляет 44 мили в час.
  3. Джо Солтер преодолел 5280 футов за 457 секунд, поэтому s = 5280 футов 457 секунд дает 11,5536 футов в секунду. Мы умножаем это на 3600 (количество секунд в часе), а затем делим это на 5280 (футов в миле), чтобы получить среднюю скорость 7,87745 миль в час.
  4. Формула для средней скорости гепарда будет s = 0,6 мили 36 секунд, что дает вам 0.01666 (повторяющееся десятичное число, поэтому мы округлим 0,01666) как мили на секунд , которые вы можете умножить на 3600, чтобы получить среднюю скорость 60 миль в час.
  5. Касатка может двигаться со средней крейсерской скоростью 8 миль в час, в то время как средняя скорость большой белой акулы s = 35 миль, 7 часов = 5 миль в час. Касатка плавает быстрее.
  6. Самый быстрый человек в воде проплыл 22,9 метра за 10 секунд, поэтому средняя скорость s = 22,9 м · 10 секунд = 2,29 метра в секунду, или м / с. Кальмар Гумбольта может путешествовать 399.6 метров за 60 секунд, поэтому s = 399,6 м 60 секунд = 6,67 м / с, что значительно быстрее, чем у самого быстрого человека-пловца. Будем надеяться, что вас никогда не преследует кальмар Гумбольта!

Следующий урок:

Диагональная формула

Расчет средней скорости: формулы и практические задачи — видео и стенограмма урока

Расчет средней скорости

Если объект движется с постоянной скоростью, то формула для скорости объекта определяется как:

Общее расстояние — это расстояние, пройденное объектом с постоянной скоростью. Истекшее время — это время, за которое объект преодолел общее расстояние. В большинстве случаев объект будет перемещаться на определенном расстоянии с разной скоростью. Например, автомобиль, путешествующий из одного города в другой, редко будет двигаться с постоянной скоростью. Более вероятно, что скорость автомобиля будет колебаться во время поездки. Автомобиль может какое-то время двигаться со скоростью 65 миль в час, а затем замедляться до 25 миль в час. Возможно, что в определенное время автомобиль даже стоит на полной остановке (например, на красный свет).Чтобы рассчитать среднюю скорость автомобиля, нас не волнуют колебания его скорости. Нас интересует только общее расстояние, пройденное автомобилем, и время, затраченное на преодоление этого расстояния.

Формула средней скорости:

Важно отметить, что эта формула идентична формуле постоянной скорости. Средняя скорость измеряется в единицах расстояния за время. Общие единицы измерения включают мили в час (миль / ч), километры в час (км / ч), метры в секунду (м / с) или футы в секунду (фут / с).

Что касается вашего новенького красного спортивного автомобиля, ваш друг был совершенно прав в своих расчетах средней скорости. Он использовал расстояние, пройденное автомобилем (45 миль), разделенное на затраченное время (1,25 часа). Строительство на трассе и череда красных светофоров на местных дорогах сильно тормозили. Большое истекшее время привело к низкой средней скорости.

Примеры

Давайте посмотрим на некоторые другие примеры средней скорости:

1. Предположим, грузовой поезд преодолевает расстояние 120 миль за 3 часа.Какая средняя скорость поезда?

Ответ:

Его средняя скорость

2. Предположим, грузовик движется по сегментам, описанным в следующей таблице:

Сегмент Расстояние (мили) Время (часы)
1 30 1
2 45 2
3 50 1
4 65 2

Какова средняя скорость грузовика?

Ответ:

На основе предоставленной информации его средняя скорость по четырем сегментам может быть рассчитана как

3.Автомобиль едет со скоростью 50 миль в час из Чикаго, штат Иллинойс, в Миннеаполис, штат Миннесота, и 65 миль в час в обратном направлении. Какова средняя скорость автомобиля за весь путь туда и обратно?

Ответ:

В этом примере нам даны две скорости. Предположим, что расстояние, пройденное во время поездки из Чикаго в Миннеаполис, составляет D , тогда расстояние, пройденное в обратном пути, также составляет D . Общее расстояние за всю поездку — 2 * D . Схема ниже иллюстрирует ситуацию.

Используя формулу для средней скорости, можно отдельно рассчитать время, прошедшее от Чикаго до Миннеаполиса ( t1 ) и обратно ( t2 ). Расчеты показаны ниже.

Используя формулу средней скорости, общее расстояние и затраченное время, среднюю скорость для всей поездки можно рассчитать как:

Обратите внимание, что средняя скорость не (50 + 65) / 2 = 57.5 миль в час! Помните, что средняя скорость определяется как общее пройденное расстояние, разделенное на затраченное время. Два элемента, которые нам нужны для расчета средней скорости:

1) Общее пройденное расстояние
2) Истекшее время, чтобы преодолеть это расстояние

Расстояние туда и обратно может быть представлено как 2 * D (если мы допустим односторонний расстояние составляет D ), а прошедшее время в оба конца равно ( D / с1 ) + ( D / с2 ) (поскольку прошедшее время в одну сторону — это расстояние в одну сторону, деленное на одно- скорость пути).

4. Бегун завершает забег в соответствии с графиком дистанция-время, показанным ниже. Какая средняя скорость бегуна в первые 10 секунд? Какая средняя скорость бегуна за всю гонку?

Ответ:

График расстояние-время показывает расстояние, пройденное бегуном за истекшее время. Используя график, мы видим, что бегун пробежал 0 м в начале забега. Через 10 секунд он пробежал 75 метров.

Средняя скорость бегуна в первые 10 секунд рассчитывается как:

Через 30 секунд он завершает забег и пробегает общую дистанцию ​​200 метров.

Средняя скорость бегуна за весь забег рассчитывается как:

Итоги урока

Давайте рассмотрим. Средняя скорость объекта — это общее расстояние, пройденное объектом, деленное на время, затраченное на преодоление этого расстояния.Чтобы вычислить среднюю скорость объекта, нас не интересуют колебания его скорости. Ключевые элементы, которые нам нужны:

1) Общее пройденное расстояние
2) Время, затраченное на преодоление этого расстояния

Запоминание

Средняя скорость
Общее расстояние, пройденное объектом, деленное на затраченное время, чтобы преодолеть это расстояние
Скалярная величина, определяемая только величиной
Колебания скорости не имеют значения

Результаты обучения

Когда вы закончите, вы сможете:

  • Указать разницу между средней скоростью и средней скоростью
  • Напишите уравнение для расчета средней скорости
  • Рассчитать среднюю скорость объекта

Как рассчитать среднюю скорость

Все мы знаем, что скорость рассчитывается путем деления пройденного расстояния на время, затраченное на преодоление этого расстояния.

Но это верно только в идеальной ситуации, когда объект двигался с постоянной скоростью от начала до конца. В реальной жизни это вряд ли практично.

В примере автомобиля, движущегося из точки A в точку B, есть лежачие полицейские, прямые дороги, развязки и все такое, что заставляет вас замедляться и ускоряться на протяжении всего пути; Скорость вряд ли постоянна.

По этой причине мы используем «Среднюю скорость» для определения скорости, с которой двигалось транспортное средство (или любой другой объект).Хотя мы по-прежнему используем ту же формулу для расчета средней скорости.

Обычно это средняя скорость. Потому что пройденное расстояние и время — это все, что у нас есть.

Если бы у нас было больше информации о том, как движется машина, мы могли бы придумать другую цифру, более научную. Расчет средней скорости зависит от имеющейся у нас информации. Я продемонстрирую это на двух примерах одного и того же сценария.

Сценарий:

Крис выехал из Найроби в 7.00:00 и прибыл в Намангу, в 200 км, в 11:00

.
Пример 1:

Какова была средняя скорость Криса?

Все мы знаем, что Крис не ехал с постоянной скоростью на протяжении всего пути; Фактически, у него, вероятно, был перерыв в ванной по дороге. Но мы знаем, что 200-километровая поездка заняла у него 4 часа, и это все, что у нас есть.

Итак,

Пример 2

Крис преодолел 50 км за час, взял часовой перерыв на обед, а затем покрыл оставшуюся часть пути за 2 часа.Какова была его средняя скорость?

Поскольку у нас больше информации об этом путешествии, мы можем более точно рассчитать среднюю скорость. Давайте сначала вычислим скорость на каждом из трех отрезков его пути.

В первый час его скорость была 50 км / ч. Во время перерыва в туалете он не двигался, поэтому рассчитывать скорость не приходилось. Затем он преодолел 150 км за 2 часа, что составляет его скорость 75 км / ч

.

Его средняя скорость рассчитывается так же, как мы обычно рассчитываем среднюю скорость.Но поскольку он фактически не двигался во время обеденного перерыва, мы опускаем эту часть.

Одно и то же путешествие привело к двум различным средним скоростям в зависимости от объема информации, которая у нас есть. Вот почему это средний показатель; приблизительная оценка.

Чтобы получить наиболее точную математически подтвержденную среднюю скорость, вам нужно рассчитать скорость в каждую секунду пути и получить среднее значение всех этих скоростей в секунду. Но в практической жизни это обычно не нужно.

Калькулятор средней скорости

— вычисляет среднюю скорость.скорость в миль / ч, км / ч и т. д.

Используйте этот калькулятор скорости, чтобы легко вычислить среднюю скорость транспортного средства: автомобиля, автобуса, поезда, велосипеда, мотоцикла, самолета и т. д. с заданным расстоянием и временем в пути. Возвращает мили в час, км в час, метры в секунду и т. Д.

Формула средней скорости

Расчет средней скорости прост: учитывая пройденное расстояние и время, которое потребовалось, чтобы преодолеть это расстояние, вы можете рассчитать свою скорость по следующей формуле:

Скорость = Расстояние / Время

Метрическая единица результата будет зависеть от введенных вами единиц.Например, если вы измерили расстояние в метрах, а время — в секундах, результат вычислителя средней скорости будет фут / с. Если расстояние измерялось в милях, а время — в часах, то вывод будет в милях в час (миль / ч, миль / ч) и т. Д. Для км / ч, м / с и т. Д. — все это поддерживается нашим инструментом.

Как рассчитать среднюю скорость автомобиля?

Допустим, вы проехали определенное расстояние на своей машине и хотите вычислить ее среднюю скорость. Самый простой способ сделать это — воспользоваться калькулятором скорости, указанным выше, но при желании вы также можете вычислить самостоятельно.В любом случае нужно знать расстояние. Если вы отметили расстояние на одометре, вы можете использовать это число. Другие варианты — использовать карту (например, Google Maps) и измерить пройденное расстояние на основе вашего фактического пути (не по прямой, если вы не путешествуете по воздуху, и в этом случае это было бы хорошим приближением) или использовать GPS. чтение, если вы пользовались навигацией на протяжении всей поездки. Тогда вам нужно знать время в пути. Обязательно вычтите любые остановки и остановки из общей продолжительности поездки.

Например, если общее пройденное расстояние составляло 250 миль, а время, которое потребовалось, составляло 5 часов, то средняя скорость составляла 250/5 = 50 миль в час (миль в час). Если расстояние составляло 200 километров и на его преодоление уходило 4 часа, то скорость составляла 200/4 = 50 км / ч (километров в час).

Поиск примеров средней скорости

Пример 1: Используя приведенное выше уравнение, найдите скорость поезда, который проехал 120 миль за 2 часа 10 минут, сделав четыре остановки, каждая продолжительностью примерно две.5 минут. Сначала вычтите время, проведенное на остановках поезда: 2,5 х 4 = 10 минут. 2:10 минус 10 минут оставляет 2 часа в пути. Затем примените формулу средней скорости, чтобы получить 120 миль / 2 часа = 60 миль в час (миль в час).

Пример 2: Велосипедист едет на работу и с работы, преодолевая 10 км в каждую сторону. Дорога на работу заняла 25 минут, а обратная — 35 минут. Какая средняя скорость велосипедиста? Сначала сложите время, чтобы получить всего 1 час. Также сложите расстояние: 5 + 5 = 10 километров.Наконец, замените в формуле, чтобы получить в среднем 10/1 = 10 км / ч (километров в час).


Средняя скорость относительно средней скорости

Средняя скорость (вычисляемая данным калькулятором) и средняя скорость не обязательно одно и то же, хотя в определенных сценариях они могут совпадать. Это базовая физика, но многих это сбивает с толку. Вот вкратце различия.

Скорость — это скалярное значение, тогда как скорость — это величина вектора.Скорость не указывает направление, тогда как скорость указывает. Они совпадают только тогда, когда путешествие от начальной до конечной точки происходит по прямой, например, в гонке с перетаскиванием. Если путь движения не является прямой линией, то средняя скорость будет меньше средней скорости.

Уравнения для скорости, скорости и ускорения

Обновлено 15 декабря 2020 г.

Карен Дж. Блаттлер

Проблемы, связанные с вычислением скорости, скорости и ускорения, обычно возникают в физике.Часто эти задачи требуют расчета относительного движения поездов, самолетов и автомобилей. Эти уравнения также могут применяться к более сложным задачам, таким как скорости звука и света, скорость планетарных объектов и ускорение ракет.

Формула скорости

Скорость означает расстояние, пройденное за определенный период времени. Обычно используемая формула для скорости вычисляет среднюю скорость, а не мгновенную скорость. Расчет средней скорости показывает среднюю скорость всего путешествия, а мгновенная скорость показывает скорость в любой данный момент поездки.Спидометр автомобиля показывает мгновенную скорость.

Среднюю скорость можно найти, используя общее пройденное расстояние, обычно обозначаемое как d, разделенное на общее время, необходимое для прохождения этого расстояния, обычно обозначаемое как t. Итак, если автомобилю требуется 3 часа, чтобы преодолеть общее расстояние в 150 миль, средняя скорость равна 150 милям, разделенным на 3 часа, что равняется средней скорости 50 миль в час:

\ frac {150} {3} = 50

Мгновенная скорость — это расчет скорости, который будет обсуждаться в разделе скорости.

Единицы скорости показывают длину или расстояние во времени. Мили в час (мили / час или миль в час), километры в час (км / час или км / ч), футы в секунду (фут / с или фут / сек) и метры в секунду (м / с) — все указывают на скорость.

Формула скорости

Скорость — это векторное значение, означающее, что скорость включает направление. Скорость равна пройденному расстоянию, деленному на время движения (скорость) плюс направление движения. Например, скорость поезда, идущего на 1500 километров к востоку от Сан-Франциско за 12 часов, составит 1500 км, разделенных на 12 часов к востоку, или 125 км / ч к востоку.

Возвращаясь к проблеме скорости автомобиля, представьте, что две машины начинают движение из одной и той же точки и едут с одинаковой средней скоростью 50 миль в час. Если одна машина едет на север, а другая на запад, машины не останутся в одном месте. Скорость машины, идущей на север, будет 50 миль в час на север, а скорость машины, идущей на запад, будет 50 миль в час на запад. Их скорости разные, хотя их скорости одинаковы.

Мгновенная скорость, чтобы быть полностью точной, требует вычисления для оценки, потому что для приближения к «мгновенной» требуется сокращение времени до нуля.Однако можно сделать приближение, используя уравнение: мгновенная скорость (v i ) равна изменению расстояния (Δd), деленному на изменение во времени (Δt), или:

v_i = \ frac {\ Delta d} {\ Delta t}

Установив изменение времени как очень короткий период времени, можно рассчитать почти мгновенную скорость. Греческий символ дельты, треугольник (Δ), означает изменение.

Например, если движущийся поезд прошел 55 км на восток в 5:00 и достиг 65 км на восток в 6:00, изменение расстояния составит 10 км на восток с изменением времени на 1 час.Вставка этих значений в формулу дает:

v_i = \ frac {10} {1} = 10

или 10 км / ч на восток (по общему признанию, медленная скорость для поезда). Мгновенная скорость будет 10 км / ч на восток, по спидометру двигателя — 10 км / ч. Конечно, час не «мгновенный», но он служит для примера.

Вместо этого предположим, что ученый измеряет изменение положения (Δd) объекта на 8 метров за интервал времени (Δt) в 2 секунды. Используя формулу, мгновенная скорость равна 4 метрам в секунду (м / с) на основе расчета:

v_i = \ frac {8} {2} = 4

В качестве векторной величины мгновенная скорость должна включать направление.Однако многие проблемы предполагают, что объект продолжает двигаться в том же направлении в течение этого короткого промежутка времени. Тогда направленность объекта игнорируется, что объясняет, почему это значение часто называют мгновенной скоростью.

Уравнение ускорения

Какая формула ускорения? Исследования показывают два явно разных уравнения. Одна формула из второго закона Ньютона связывает силу, массу и ускорение в уравнении: сила (F) равна массе (м), умноженной на ускорение (а), записывается как F = ma.Другая формула, ускорение (a) равняется изменению скорости (Δv), деленному на изменение во времени (Δt), вычисляет скорость изменения скорости во времени. Эту формулу можно записать:

a = \ frac {\ Delta v} {\ Delta t}

Так как скорость включает в себя и скорость, и направление, изменения ускорения могут быть результатом изменений скорости или направления, либо обоих. В науке единицами измерения ускорения обычно являются метры в секунду в секунду (м / с / с) или метры в секунду в квадрате (м / с 2 ).

Эти два уравнения не противоречат друг другу. Первый показывает соотношение силы, массы и ускорения. Второй рассчитывает ускорение на основе изменения скорости за определенный период времени.

Ученые и инженеры называют увеличение скорости положительным ускорением, а уменьшение скорости — отрицательным ускорением. Однако большинство людей используют термин замедление вместо отрицательного ускорения.

Ускорение свободного падения

Вблизи поверхности Земли ускорение свободного падения является постоянной величиной: a = -9.8 м / с 2 (метры в секунду в секунду или метры в секунду в квадрате). Как предположил Галилей, объекты с разной массой испытывают одинаковое ускорение силы тяжести и будут падать с одинаковой скоростью.

Онлайн-калькуляторы

Введя данные в онлайн-калькулятор скорости, можно рассчитать ускорение. Онлайн-калькуляторы можно использовать для вычисления уравнения скорости, ускорения и силы. Использование калькулятора ускорения и расстояния требует знания скорости и времени.

Скорость и скорость | Безграничная физика

Средняя скорость: графическая интерпретация

Средняя скорость определяется как изменение положения (или смещения) за время движения.

Цели обучения

Контрастность скорости и скорости в физике

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Среднюю скорость можно рассчитать, разделив общее смещение на общее время движения.
  • Средняя скорость объекта ничего не говорит нам о том, что с ним происходит между начальной и конечной точкой.
  • Средняя скорость отличается от средней скорости тем, что учитывает направление движения и общее изменение положения.
Ключевые термины
  • скорость : векторная величина, которая обозначает скорость изменения положения относительно времени или скорость с направленным компонентом.

В повседневном использовании термины «скорость» и «скорость» используются как синонимы.Однако в физике это разные величины. Скорость — это скалярная величина, имеющая только величину. С другой стороны, скорость — это векторная величина, поэтому она имеет как величину, так и направление. Это различие становится более очевидным, когда мы вычисляем среднюю скорость и скорость.

Средняя скорость рассчитывается как расстояние, пройденное за общее время поездки. Напротив, средняя скорость определяется как изменение положения (или смещения) за общее время движения.

Средняя скорость : Кинематическая формула для расчета средней скорости представляет собой изменение положения за время движения.

Единицей измерения скорости в системе СИ являются метры в секунду или м / с, но обычно используются многие другие единицы (например, км / ч, миль / ч и см / с). Предположим, например, что пассажиру самолета потребовалось пять секунд, чтобы переместиться на -4 м (отрицательный знак указывает, что смещение происходит в сторону задней части самолета). Его средняя скорость будет:

v = Δ x / t = -4 м / 5 с = -0.8 м / с

Знак минус указывает, что средняя скорость также направлена ​​к задней части самолета.

Однако средняя скорость объекта ничего не говорит нам о том, что с ним происходит между начальной и конечной точкой. Например, мы не можем сказать по средней скорости, останавливается ли пассажир самолета на мгновение или отступает, прежде чем он доберется до задней части самолета. Чтобы получить больше деталей, мы должны рассматривать меньшие отрезки поездки за меньшие промежутки времени.

Чтобы проиллюстрировать разницу между средней скоростью и средней скоростью, рассмотрим следующий дополнительный пример. Представьте, что вы идете по маленькому прямоугольнику. Вы идете три метра на север, четыре метра на восток, три метра на юг и еще четыре метра на запад. Вся прогулка займет у вас 30 секунд. Если вы рассчитываете среднюю скорость, вы должны рассчитать все расстояние (3 + 4 + 3 + 4 = 14 метров) за общее время, 30 секунд. Отсюда вы получите среднюю скорость 14/30 = 0.47 м / с. Однако при вычислении средней скорости вы смотрите на смещение во времени. Поскольку вы вошли в полный прямоугольник и оказались там, где начали, ваше смещение составляет 0 метров. Следовательно, ваша средняя скорость или смещение во времени составит 0 м / с.

Средняя скорость в сравнении со средней скоростью : Если вы начали идти с одного угла и обошли весь прямоугольник за 30 секунд, ваша средняя скорость будет 0,47 м / с, но ваша средняя скорость будет 0 м / с.

Постоянная скорость: графическая интерпретация

Мгновенная скорость — это скорость объекта в одной точке во времени и пространстве, вычисленная по наклону касательной.

Цели обучения

Отличить мгновенную скорость от других способов определения скорости

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Когда скорость постоянно меняется, мы можем оценить нашу скорость, глядя на мгновенную скорость.
  • Мгновенная скорость вычисляется путем определения наклона касательной к кривой в интересующей точке.
  • Мгновенная скорость аналогична определению того, сколько метров объект пролетит за одну секунду в определенный момент.
Ключевые термины
  • мгновенно : (То же, что и по скорости) — возникает, возникает или действует без какой-либо задержки; происходит в незаметно короткий промежуток времени.

Обычно движение не с постоянной скоростью или скоростью.Например, во время движения в машине мы постоянно ускоряемся и замедляемся. Следовательно, графическое представление нашего движения с точки зрения расстояния от времени будет более изменчивым или «извилистым», чем прямая линия, указывающая на движение с постоянной скоростью, как показано ниже. (Мы ограничиваем наше обсуждение одномерным движением. Это должно быть несложно для обобщения на трехмерные случаи.)

Движение с изменяющейся скоростью : движение часто наблюдается с изменяющейся скоростью.Это привело бы к извилистой линии при отображении расстояния с течением времени.

Чтобы вычислить скорость объекта по графику, представляющему постоянную скорость, все, что нужно, — это найти наклон линии; это будет указывать на изменение расстояния с течением времени. Однако изменить скорость не так просто.

Поскольку наша скорость постоянно меняется, мы можем оценивать скорость по-разному. Один из способов — посмотреть на нашу мгновенную скорость, представленную одной точкой на нашей кривой линии движения, на которой показан график зависимости расстояния отвремя. Чтобы определить нашу скорость в любой момент, мы должны определить наклон в этой точке. Для этого мы находим линию, которая представляет нашу скорость в этот момент, показанную графически. Эта линия будет линией, касательной к кривой в этой точке. Если мы продолжим эту линию, мы сможем легко вычислить смещение расстояния во времени и определить нашу скорость в данной точке. Скорость объекта в любой данный момент — это наклон касательной, проходящей через соответствующую точку на его оси x vs.t график.

Определение мгновенной скорости : Скорость в любой данный момент определяется как наклон касательной линии, проходящей через соответствующую точку на графике.

Мгновенная скорость, ускорение, рывок, наклоны, графики в зависимости от времени : Так начинается кинематика.

В расчетах определение наклона кривой f (x) при x = x 0 эквивалентно нахождению первой производной:

[латекс] \ frac {\ text {df} (\ text {x})} {\ text {dx}} | _ {\ text {x} = \ text {x} _0} [/ latex].

Одна из интерпретаций этого определения состоит в том, что скорость показывает, сколько метров объект пролетел бы за одну секунду, если бы он продолжал двигаться с той же скоростью в течение как минимум одной секунды.

Формула средней скорости

Формула средней скорости используется для нахождения единой скорости, при которой объект движется в фиксированном и постоянном темпе.

Например, машина едет 3 часа. Он проходит 30 миль за первый час, 45 миль за второй час и 75 миль за третий час.

Скорость в первый час = 30 миль / час

Скорость во второй час = 45 миль / час

Скорость в третий час = 75 миль / час

У нас есть три разных скорости в трехчасовом путешествии.

Если мы хотим найти среднюю скорость для всего трехчасового путешествия, мы должны найти соотношение между общим пройденным расстоянием и общим затраченным временем.

То есть постоянная скорость = (30 + 45 + 75) / 3

= 150/3

= 50 миль / час

На основе приведенного выше примера формула для определения средней скорости приведена ниже.

Если человек едет из пункта А в пункт Б с некоторой скоростью, скажите «х» миль в час. Он возвращается из пункта B в пункт A с другой скоростью, скажем, «y» миль в час. В обоих направлениях он преодолевает одинаковое расстояние, но с разной скоростью.

Затем формула для определения средней скорости для всего пути приведена ниже.

Формула средней скорости — Примеры

Пример 1:

Дэвид ехал 3 часа со скоростью 50 миль в час, 2 часа со скоростью 60 миль в час и 5 часов со скоростью 70 миль в час.Какова была его средняя скорость за все путешествие?

Ответ:

Шаг 1:

Формула для средней скорости

= Общее расстояние / Общее затраченное время.

А также формула для расстояния:

= Скорость ⋅ Время

Шаг 2:

Расстояние, пройденное за первые 3 часа, составляет

= 50 ⋅ 3

= 150 миль

Расстояние, пройденное за следующие 2 часа

= 60 ⋅ 2

= 120 миль

Расстояние, пройденное за последние 5 часов

= 70 ⋅ 5

= 350 миль

Шаг 3:

Тогда общее расстояние составит

= 150 + 120 + 350

= 620 миль

Общее время

= 3 + 2 + 5

= 10 часов

Шаг 4:

Итак, средняя скорость

= 620 / 10

= 62

Итак, средняя скорость на всем пути составляет 62 мили в час.

Пример 2:

Хосе перемещается из места A в место B с определенной скоростью. Когда он возвращается из пункта B в пункт A, его скорость составляет 60 миль в час. Если средняя скорость за весь путь составляет 72 мили в час, найдите его скорость, когда он едет из пункта A в пункт B.

Ответ:

Шаг 1:

Пусть «a» будет скоростью от места A до B.

Скорость от места B до A = 60 миль / час

Шаг 2:

Здесь, в обе стороны он преодолевает одинаковое расстояние.

Тогда формула для определения средней скорости:

= 2xy / (x + y)

Шаг 3:

x —-> Скорость от места A до B

x = a

y —-> Скорость от точки B до точки A

y = 60

Шаг 4:

Дано: Средняя скорость 72 мили / час.

(2 ⋅ a ⋅ 60) / (a ​​+ 60) = 72

120a = 72 (a + 60)

120a = 72a + 4320

48a = 4320

a = 90

Итак, скорость от места А до Б — 90 миль в час.

Пример 3:

Дэвид перемещается из места A в место B с определенной скоростью. Когда он возвращается с места B на место A, он увеличивает свою скорость в 2 раза. Если постоянная скорость на протяжении всего пути составляет 80 миль в час, найдите его скорость, когда он едет из места A в пункт B.

Ответ:

Шаг 1:

Пусть «a» будет скорость от места A до B.

Тогда скорость от места B до A = 2a

Шаг 2:

Расстояние, пройденное в обоих направлениях (от A до B и от B до A), одинаково.

Итак, формула для определения средней скорости:

= 2xy / (x + y)

Шаг 3:

x —-> Скорость от места A до B

x = a

y —-> Скорость от места B до A

y = 2a

Шаг 4:

Дано: Средняя скорость = 80 миль / час

(2 ⋅ a ⋅ 2a) / ( a + 2a) = 80

4a² / 3a = 80

4a / 3 = 80

a = 60

Итак, скорость от места A до B составляет 60 миль в час.

Пример 4:

Человеку требуется 5 часов, чтобы добраться из пункта A в пункт B со скоростью 40 миль в час. Он возвращается из места B в место A с 25% увеличенной скоростью. Найдите среднюю скорость для всего пути.

Ответ:

Шаг 1:

Скорость (от A до B) = 40 миль / час

Скорость (от B до A) = 50 миль / час (увеличение на 25%)

Шаг 2:

Расстояние, пройденное в обоих направлениях (от A до B и от B до A), одинаково.

Итак, формула для определения среднего расстояния:

= 2xy / (x + y)

Шаг 3:

x —-> Скорость от места A до B

x = 40

y —-> Скорость от точки B до точки A

y = 50

Шаг 4:

Средняя скорость = (2 ⋅ 40 ⋅ 50) / (40 + 50)

Средняя скорость = 44,44

Итак, средняя скорость за всю поездку составляет около 44,44 миль / час.

Пример 5:

Скорость (от A до B) = 20 миль / час,

Скорость (от B до C) = 15 миль / час,

Скорость (от C до D) = 30 миль / час

Если расстояния от A до B, от B до C и от C до D равны и путь от A до B занимает 3 часа, найдите среднюю скорость от A до D.

Ответ:

Шаг 1:

Формула для поиска расстояния:

= Скорость ⋅ Время

Расстояние от A до B составляет

= 20 ⋅ 3

= 60 миль

Дано: Расстояние от A до B, от B до C и C к D равны.

Общее расстояние от A до D составляет

= 60 + 60 + 60

= 180 миль

Шаг 2:

Формула для определения времени:

= Расстояние / Скорость

Время (от A до B ) = 60/20 = 3 часа

Время (от B до C) = 60/15 = 4 часа

Время (от C до D) = 60/30 = 2 часа

Общее время, прошедшее от A до D, составляет

= 3 + 4 + 2

= 9 часов

Шаг 3:

Формула для определения средней скорости:

= Общее расстояние / Общее время

= 180/9

= 20

Итак, средняя скорость от A до D составляет 20 миль в час.

Чтобы получить больше проблем на средней скорости,

Нажмите здесь

Помимо вышеперечисленного, если вам нужны другие данные, воспользуйтесь нашим пользовательским поиском Google здесь.

Если у вас есть отзывы о наших математических материалах, напишите нам:

[email protected]

Мы всегда ценим ваши отзывы.

Вы также можете посетить следующие веб-страницы, посвященные различным вопросам математики.

ЗАДАЧИ СО СЛОВАМИ

Задачи со словом HCF и LCM

Задачи со словами на простых уравнениях

Задачи со словами на линейных уравнениях

Задачи со словами на квадратных уравнениях

Проблемы со словами в поездах

Проблемы со словами по площади и периметру

Проблемы со словами по прямому и обратному изменению

Проблемы со словами по цене за единицу

Проблемы со словами по скорости за единицу

задачи по сравнению ставок

Преобразование обычных единиц словесные задачи

Преобразование метрических единиц в текстовые задачи

Word задачи по простому проценту

Word задачи по сложным процентам

ngles

Проблемы с дополнительными и дополнительными углами в словах

Проблемы со словами с двойными фактами

Проблемы со словами тригонометрии

Проблемы со словами в процентах

Проблемы со словами в виде прибыли и убытка 9000 Задачи

Задачи с десятичными словами

Задачи со словами на дроби

Задачи со словами на смешанные дроби

Одношаговые задачи с уравнениями со словами

Проблемы со словами о линейных неравенствах и пропорциях 9

Задачи со словами

Проблемы со временем и рабочими словами

Задачи со словами на множествах и диаграммах Венна

Задачи со словами на возрастах

Проблемы со словами из теоремы Пифагора

Процент числового слова проблемы

Проблемы со словами при постоянной скорости

Проблемы со словами при средней скорости

Проблемы со словами на сумме углов треугольника 180 градусов

ДРУГИЕ ТЕМЫ

Сокращения прибыли и убытков

Сокращения в процентах

Сокращения в таблице времен

Сокращения времени, скорости и расстояния

Сокращения соотношения и пропорции

000 Домен и диапазон 9185 рациональных функций Домен и диапазон 9185 рациональных функций функции с отверстиями

График рациональных функций

График рациональных функций с отверстиями

Преобразование повторяющихся десятичных дробей в дроби

Десятичное представление рациональных чисел

видение

L.Метод CM для решения временных и рабочих задач

Преобразование задач со словами в алгебраические выражения

Остаток при делении 2 в степени 256 на 17

Остаток при делении степени 17 на 16

Сумма всех трехзначных чисел, делимых на 6

Сумма всех трехзначных чисел, делимых на 7

Сумма всех трехзначных чисел, делимых на 8

Сумма всех трехзначных чисел, образованных с использованием 1, 3 , 4

Сумма всех трех четырехзначных чисел, образованных ненулевыми цифрами

Сумма всех трех четырехзначных чисел, образованных с использованием 0, 1, 2, 3

Сумма всех трех четырехзначных чисел числа, образованные с использованием 1, 2, 5, 6

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *