Nopeus vs keskinopeus
Nopeus on erittäin tärkeä ominaisuus, josta keskustellaan fysiikan mekaniikan alalla. Kohteen nopeus kuvaa kuinka nopeasti esine liikkuu ja sen liikesuunnan. Keskimääräinen nopeus kuvaa liikkeen tehollista kokonaisnopeutta. Molemmat näistä käsitteistä ovat melko perus- ja erittäin tärkeitä lähes kaikilla fysiikan aloilla. Tässä artikkelissa aiomme keskustella mitä nopeus ja keskimääräinen nopeus ovat, nopeuden ja keskimääräisen nopeuden määritelmät, niiden samankaltaisuudet ja lopuksi nopeuden ja keskimääräisen nopeuden ero.
Nopeus
Nopeus on ruumiin fyysinen määrä. Hetkellinen nopeus voidaan antaa kohteen hetkellisenä nopeudella sen suunnan kanssa, jolla esine liikkuu kyseisenä hetkenä. Newtonilaisessa mekaniikassa nopeus määritellään siirtymän muutosnopeudeksi. Sekä nopeus että siirtymä ovat vektoreita. Niillä on määrällinen arvo ja suunta. Pelkän nopeuden kvantitatiivista arvoa kutsutaan nopeusmoduuliksi. Tämä on yhtä suuri kuin kohteen nopeus. Kohteen keskimääräinen nopeus on lopullisen ja alkunopeuden (erikseen kolmessa ulottuvuudessa) ero jaettuna kokonaisajalla. Kohteen nopeus liittyy suoraan kohteen kineettiseen energiaan. Klassisessa mekaniikassa kohteen kineettinen energia on puoli kertaa massa kerrottuna nopeuden neliöllä (E k= ½ mv 2). Suhteellisuusteoria ehdottaa edistyneempää versiota, jota ei käsitellä tässä. Suhteellisuusteoria viittaa myös siihen, että kohteen havaittu massa kasvaa, kun kohteen nopeutta lisätään. Kohteen nopeus riippuu vain kohteen aika-aikakoordinaattien muutoksista.
Keskimääräinen nopeus
Keskimääräinen nopeus on hetkellisen nopeuden keskiarvo tietyllä ajanjaksolla. Koska tätä on vaikea saada, keskimääräisen nopeuden laskemiseksi käytetään helpompaa menetelmää. Liikkeen keskimääräinen nopeus on kohteen kokonaismatka jaettuna matkalle kuluneella ajalla. Jos kohteen polku on suora, voidaan keskinopeuden vektori saada helposti. Toinen menetelmä keskimääräisen nopeuden saamiseksi on integroida hetkellinen nopeus matkan ajan suhteen. Tämä antaa kohteen kulkeman matkan. Keskimääräinen nopeus voidaan laskea jakamalla tämä määrä matkalle kuluneella ajalla.
Mikä on ero nopeuden ja keskimääräisen nopeuden välillä?
• Kohteen nopeus on hetkellisen ominaisuus tietylle liikkeelle, kun taas keskimääräinen nopeus vastaa aina kahden pisteen välistä kokonaisliikettä.
• Kohteella voi olla nopeuden arvo, kun siirtymä on nolla, mutta minkä tahansa kohteen, jolla on nolla siirtymä, keskimääräinen nopeus on myös nolla.
• Nopeusvektori on kohteen hetkellisessä suunnassa. Keskinopeuden suunta riippuu kohteen alkupisteestä ja siirtymästä. Keskimääräinen nopeusvektori on aina siirtymävektorin suuntainen.
