瞬時速度と平均速度の比較

速度は、力学で議論される非常に重要な概念である。運動エネルギーや粘性など、物体の多くの性質は物体の速度に依存します。速度の概念は、力学、運動学、動力学、天体物理学、さらには工学などの分野で広く用いられている。このような分野で活躍するためには、瞬時速度と平均速度の概念を正しく理解することが不可欠です。ここでは、瞬時速度と平均速度とは何か、両者の類似点、瞬時速度と平均速度の定義、そして最後に平均速度と瞬時速度の違いについて説明します。

瞬発力とは？

まず、速度の概念を理解し、瞬時の速度の概念を正しく理解することが大切です。速度は物体の物理量である。瞬時速度は、その瞬間の物体の進行方向の速さとして表すことができる。ニュートン力学では、速度は変位の変化率として定義される。速度と変位はともにベクトルである。定量的な価値と方向性を持っています。速度の定量的な値を速度係数といいます。これは、物体の速度と同じです。物体の速度は、その物体の運動エネルギーに直接関係する。相対性理論では、これをさらに発展させたものを提示しているが、ここでは触れない。また、相対性理論では、物体の速度が増加すると、観測される物体の質量も増加すると仮定している。物体の速度は、物体の時空間座標の変化のみに依存する。物体の瞬間的な速度は、物体が無限小の時間で移動する距離である。これは数学的には、変位ベクトルをxとすると、dx/dtと表される。瞬間的な速度は、物体が瞬間的に感じる速度と考えることができます。瞬時速度は時間の関数である。正味の力を受けている物体では、瞬時の速度は常に変化しています。等速で移動する物体では、瞬間的な速度は一定である。

平均速度は？

平均速度は、一定期間の瞬時速度の平均値です。平均速度は、この方法では算出が難しいため。移動の平均速度は、物体が移動した距離の合計を移動に要した時間で割ったものです。物体の経路が直線であれば、平均速度のベクトルは簡単に求めることができる。平均速度を求めるもう一つの方法は、瞬間的な速度と移動時間を組み合わせることである。これにより、物体の移動距離が算出される。この量を移動時間で割ると、平均速度が算出できる。