Kinematiikka on tieteenala, joka käsittelee minkä tahansa kohteen liikkeen syytä. Kinematiikkaa kutsutaan myös esineiden geometriaksi. Se on tärkeä fysiikan ala. Se käsittelee voimia, liikkeitä jne., jotka saivat kohteen liikkumaan, pyörimään, värähtelemään jne. paikaltaan.
Keskinopeus vs. hetkellinen nopeus
Ero keskinopeuden ja hetkellisen nopeuden välillä on se, että keskinopeus ilmoitetaan matkana, jonka kohde on ajanut tietyn ajanjakson sisällä, kun taas hetkellinen nopeus on tarkka nopeus, jonka esine tai kappale kulkee tietyllä ajanhetkellä. Molemmat yllä olevat suureet ovat skalaarisia ja mitataan nopeusmittarin avulla.
Keskinopeus on vakioarvo, ja se mitataan laskemalla koko matkan tai matkan nopeus. Matkaa varten ei ole välttämätöntä, että ruumis tai esine pysyy keskinopeudessa. Joskus sillä voi olla enemmän arvoa kuin keskinopeus tai pienempi arvo kuin keskinopeus riippuen reitistä ja esteistä.
Kohteen tai kehon hetkellinen nopeus ei ole vakio. Ja se mitataan ajoneuvoon asennetun nopeusmittarin avulla. Nopeusmittari kertoo tarkan tarkan nopeuden arvon kyseisellä hetkellä. Hetkellisen nopeuden arvo on suurempi tai yhtä suuri kuin nolla. Myös hetkellinen nopeus on skalaarisuure.
Keskinopeuden ja hetkellisen nopeuden vertailutaulukko
| Vertailuparametrit | Keskinopeus | Välitön nopeus |
| Määritelmä | Se määritellään kuljetun matkan kokonaismääränä jaettuna kuluneella kokonaisajalla. | Se määritellään nopeudeksi tietyllä ajanhetkellä. |
| Kaava | Kokonaisetäisyys / Kokonaisaika | Etäisyys sillä hetkellä / Aika sillä hetkellä |
| Merkitys | Mitattu laskemalla koko matkan nopeus | Nopeusmittarin avulla mitattu |
| Jatkuva | Se on jatkuvaa | Se ei ole vakio |
| Esimerkki | Pyörä, joka kulkee nopeudella 40 mailia/tunti; keskinopeus on siis 40 mailia tunnissa. | Tiettyä nopeutta hetkessä ajava pyörä voidaan antaa nopeusmittarilla. |
Mikä on keskinopeus?
Se voidaan määritellä kohteen tai kappaleen kulkemana kokonaismatkana jaettuna kuluneella kokonaisajalla. Kaava keskinopeuden laskemiseksi on annettu alla -
Keskinopeus = Kohteen kokonaismatka / kohteen kokonaisaika
Se voidaan mitata myös laskemalla koko matkan tai matkan nopeus. Uskotaan, että esineen tai kehon keskinopeus on vakio.
Ajoneuvossa ajettaessa ajoneuvoa on melko vaikea pitää vakiossa tai tasaisessa arvossa, koska tien jarrujen epätasainen rakenne johtui ajoneuvon hidastamisesta. Näin ollen kehon nopeus ei yleensä ole vakio, ja kuljettu matka jaettuna ajalla antaa meille esineen tai kappaleen keskinopeuden tuolta ajalta.
Tarkastellaan annettua esimerkkiä – Jos kappale tai esine kulkee 100 km:n matkan 4 tunnissa, keskinopeus on 25 km/h. Se ei tarkoita, että keho liikkuisi samalla nopeudella koko matkan ajan. Kun tie on suora, tasainen ja vapaa, ajoneuvon nopeus voi olla keskinopeutta suurempi, mutta mutkaisella tiellä, rinteillä tai ruuhkaisella alueella nopeus voi olla keskinopeusarvoa hitaampi.
Mikä on hetkellinen nopeus?
Hetkellinen nopeus voidaan määritellä kehon tai esineen nopeudeksi tietyllä ajanhetkellä. Alla on kaava hetkellisen nopeuden laskemiseksi -
Välitön nopeus = etäisyys hetkessä / Aika tällä hetkellä
Hetkellinen nopeus voidaan mitata nopeusmittarin avulla, ja sen uskotaan olevan koskaan vakio. Esineen tai kappaleen hetkellinen nopeus on aina suurempi tai yhtä suuri kuin nolla. Sitä pidetään skalaarisuurena, koska sillä ei ole tiettyä liikesuuntaa.
Tasaisen liikkeen kannalta hetkellinen nopeus katsotaan vakioarvoksi. Mutta tietyllä tietyllä ajalla hetkellinen nopeus on hetkellisen nopeuden suuruus tuolloin. Se on keskinopeuden raja, koska aikaväli tulee hyvin pieneksi.
Tärkeimmät erot keskinopeuden ja hetkellisen nopeuden välillä
Johtopäätös
Koska kinematiikka käsittelee esineen tai kappaleen liikkeen syytä, siihen liittyvät kaksi liikettä ovat keskinopeus ja hetkellinen nopeus. Tietyn kohteen keskinopeus on kuljettu kokonaismatka jaettuna kokonaisajalla. Kun matkan aikaväli saavuttaa nollan, myös matkan aikana kuljettu matka saavuttaa nollaarvon.
Yksinkertaisilla sanoilla se voidaan ilmaista, että hetkellisen nopeuden katsotaan olevan hetkellisen nopeuden suuruus kyseisellä tietyllä tai määrätyllä hetkellä. Hetkellisen nopeuden suuruus voidaan aloittaa heijastamalla hetkellisen nopeuden itseisarvoa. Myös hetkellisen nopeuden arvo on aina positiivinen. Paikka vs. aika -kaavion kaltevuus tietyllä hetkellä antaa hetkellisen nopeuden arvon sillä hetkellä.
Viitteet
- https://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/(ASCE)0733-947X(2002)128:2(182)
- https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/148453
