ความเร็วทันทีเทียบกับความเร็วเฉลี่ย
ความเร็วเป็นแนวคิดที่สำคัญมากที่กล่าวถึงในกลศาสตร์ คุณสมบัติหลายอย่างของวัตถุ เช่น พลังงานจลน์และความหนืดขึ้นอยู่กับความเร็วของวัตถุ แนวคิดเรื่องความเร็วมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ เช่น จลนศาสตร์ จลนศาสตร์ พลศาสตร์ ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ และแม้กระทั่งวิศวกรรม จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีความเข้าใจอย่างถูกต้องเกี่ยวกับแนวคิดเรื่องความเร็วชั่วขณะและความเร็วเฉลี่ย เพื่อที่จะเป็นเลิศในสาขาดังกล่าว ในบทความนี้ เราจะพูดถึงความเร็วชั่วขณะและความเร็วเฉลี่ย ความคล้ายคลึงกัน คำจำกัดความของความเร็วชั่วขณะและความเร็วเฉลี่ย และสุดท้ายคือความแตกต่างระหว่างความเร็วเฉลี่ยกับความเร็วชั่วขณะ
ความเร็วชั่วขณะคืออะไร
เราต้องเข้าใจแนวคิดของความเร็วก่อนจึงจะเข้าใจแนวคิดของความเร็วชั่วขณะได้อย่างเหมาะสม ความเร็วเป็นปริมาณทางกายภาพของร่างกาย ความเร็วชั่วขณะสามารถกำหนดได้เป็นความเร็วชั่วขณะของวัตถุกับทิศทางที่วัตถุเคลื่อนที่ในขณะนั้น ในกลศาสตร์ของนิวตัน ความเร็วหมายถึงอัตราการเปลี่ยนแปลงการกระจัด ทั้งความเร็วและการกระจัดเป็นเวกเตอร์ มีค่าเชิงปริมาณและทิศทาง ค่าเชิงปริมาณเพียงอย่างเดียวของความเร็วเรียกว่าโมดูลัสของความเร็ว ซึ่งเท่ากับความเร็วของวัตถุ ความเร็วของวัตถุสัมพันธ์โดยตรงกับพลังงานจลน์ของวัตถุ ทฤษฎีสัมพัทธภาพแนะนำรุ่นขั้นสูงกว่า ซึ่งไม่ได้กล่าวถึงในที่นี้ ทฤษฎีสัมพัทธภาพยังเสนอว่ามวลที่สังเกตได้ของวัตถุจะเพิ่มขึ้นเมื่อความเร็วของวัตถุเพิ่มขึ้น ความเร็วของวัตถุขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของพิกัดกาล-อวกาศของวัตถุเท่านั้นความเร็วชั่วขณะของวัตถุคือระยะทางที่วัตถุเดินทางในเวลาอันสั้น นี่แสดงทางคณิตศาสตร์เป็น dx/dt โดยที่ x คือเวกเตอร์การกระจัด ความเร็วชั่วขณะนั้นถือได้ว่าเป็นความเร็วที่วัตถุรู้สึกได้ในทันที ความเร็วชั่วขณะเป็นฟังก์ชันของเวลา สำหรับวัตถุที่วางอยู่ใต้แรงสุทธิ ความเร็วชั่วขณะจะเปลี่ยนแปลงเสมอ สำหรับวัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ ความเร็วชั่วขณะนั้นเป็นค่าคงที่
ความเร็วเฉลี่ยคืออะไร
ความเร็วเฉลี่ยคือค่าเฉลี่ยของความเร็วชั่วขณะในช่วงเวลาหนึ่ง เนื่องจากหาได้ยาก จึงใช้วิธีง่ายๆ ในการคำนวณความเร็วเฉลี่ย ความเร็วเฉลี่ยของการเคลื่อนที่คือระยะทางทั้งหมดที่วัตถุเดินทาง หารด้วยเวลาที่ใช้ในการเดินทาง ถ้าเส้นทางของวัตถุเป็นเส้นตรง ก็สามารถหาเวกเตอร์สำหรับความเร็วเฉลี่ยได้อย่างง่ายดาย อีกวิธีหนึ่งในการหาความเร็วเฉลี่ยคือการบูรณาการความเร็วชั่วขณะเทียบกับเวลาสำหรับการเดินทางส่งผลให้ระยะทางที่วัตถุเดินทาง โดยการหารปริมาณนี้ตามเวลาที่ใช้สำหรับการเดินทาง จะสามารถคำนวณความเร็วเฉลี่ยได้
ความเร็วเฉลี่ยกับความเร็วชั่วขณะต่างกันอย่างไร
• สำหรับการเดินทางที่กำหนด ความเร็วชั่วขณะเป็นฟังก์ชันของเวลา แต่ความเร็วเฉลี่ยเป็นค่าคงที่
• เวกเตอร์ของความเร็วเฉลี่ยมักจะอยู่ในทิศทางของการกระจัด ดังนั้น ความเร็วเฉลี่ยจึงไม่ขึ้นกับเส้นทาง แต่เวกเตอร์ความเร็วทันทีขึ้นอยู่กับเส้นทางที่ใช้