Velocità media: come calcolare ed esempi
La velocità media o la velocità media sono definite come il quoziente tra lo spazio percorso e il tempo trascorso percorrendo quello spazio. La velocità è una grandezza fondamentale sia nella vita fisica che nella vita quotidiana delle persone. È presente in quasi ogni aspetto della vita delle persone.
Questa presenza di velocità è particolarmente evidente nella società di oggi, dove c'è una crescente domanda di immediatezza. Naturalmente, la velocità è anche intrinsecamente correlata a una moltitudine di fenomeni fisici. In qualche modo, tutte le persone hanno un'idea intuitiva, più o meno accurata, del concetto di velocità.
È necessario distinguere tra velocità media e velocità istantanea. La velocità istantanea è la velocità che un corpo trasporta in un determinato istante, mentre la velocità media è il quoziente tra spostamento e tempo.
Inoltre, va notato che la velocità è una quantità scalare; cioè, ha una direzione, un senso e un modulo. In questo modo, la velocità viene applicata in una direzione.
Nel sistema internazionale, la velocità è misurata in metri al secondo (m / s), sebbene altre unità siano spesso utilizzate nella vita quotidiana, come chilometri all'ora (km / h).
Come si calcola?
Il calcolo della velocità media viene eseguito dalla seguente espressione:
v m = Δs / Δt = (s f - s 0 ) / (t f - t 0 )
In questa equazione v m è la velocità media, Δs è l'aumento dello spostamento e Δt è l'incremento del tempo. D'altra parte, s f e s 0 sono rispettivamente lo spostamento finale e iniziale; mentre t f et 0 sono rispettivamente l'ora finale e iniziale.
Un'altra espressione per il calcolo della velocità media è:
v m = s t / t t
In questa espressione s t è lo spostamento totale e t t è il tempo totale investito nel rendere tale spostamento.
Come si osserva in questo calcolo, vengono presi in considerazione solo lo spostamento totale e il tempo totale impiegato in esso, senza che sia necessario in ogni momento tenere conto di come si è verificato questo spostamento.
Inoltre, non è necessario sapere se il corpo ha accelerato, si è fermato o ha compiuto l'intero viaggio a velocità costante.
Può essere spesso necessario eseguire il calcolo inverso per determinare lo spostamento totale dalla velocità media e il tempo totale trascorso.
In tal caso dobbiamo solo cancellare lo spostamento della prima equazione per ottenere l'espressione che ci consente di calcolarla:
Δs = v m ∙ Δt
Potrebbe anche essere fatto se è necessario calcolare il tempo trascorso su un dislocamento eseguito a una velocità media nota:
Δt = v m ∙ Δs
Unità di misura della velocità
La velocità può essere espressa con unità diverse. Come già menzionato sopra, nel Sistema Internazionale l'unità di misura è il metro al secondo.
Tuttavia, a seconda del contesto, potrebbe essere più conveniente o più pratico utilizzare altre unità. Pertanto, nel caso dei mezzi di trasporto, viene solitamente utilizzato il chilometro orario.
D'altra parte, nel sistema di unità anglosassone usano il piede al secondo ( ft / s ) o il miglio all'ora ( mph ) per il caso del mezzo di trasporto.
Nella navigazione marittima si usa solitamente il nodo; D'altra parte, nell'aeronautica viene talvolta usato il numero di Mach, che è definito come il quoziente tra la velocità di un corpo e la velocità del suono.
Esempi di calcolo della velocità media
Primo esempio
Un esempio tipico in cui potrebbe essere necessario calcolare la velocità media è uno spostamento tra due città separate.
Supponiamo che il caso in cui sia lo spostamento totale (che non deve coincidere con la distanza tra le due città) fatto nel viaggio tra le due città - ad esempio, 216 chilometri - sia noto, così come il tempo trascorso su quella rotta -Ad esempio, tre ore-.
Il calcolo della velocità media verrebbe effettuato come segue:
v m = Δs / Δt = 216/3 = 72 km / h
Se si desidera esprimere la velocità in unità del Sistema Internazionale, è necessario effettuare la seguente conversione:
v m = 72 km / h = 72 ∙ 1000/3600 = 20 m / s, poiché un chilometro è mille metri e un'ora ha 3600 secondi.
Secondo esempio
Un altro caso pratico di calcolo della velocità media è quando sono stati effettuati più viaggi in un determinato periodo di tempo.
Supponiamo che una donna abbia fatto diversi giri in bicicletta per diversi giorni e voglia sapere qual è stata la velocità media totale del suo viaggio.
La donna ha percorso le seguenti distanze nei giorni successivi: 30 chilometri, 50 chilometri, 40 chilometri e 20 chilometri.
I rispettivi tempi usati erano i seguenti: un'ora e mezza, due ore e mezza, due ore e mezza e un'ora e mezza. Quindi, la velocità media risultante viene calcolata come segue:
v m = (30 + 50 + 40 + 20) / (1, 5 + 2, 5 + 2, 5 + 1, 5) = 17, 5 km / h
Esempi di velocità media
Può essere interessante conoscere alcuni esempi di velocità media di spostamento per avere un'idea più intuitiva dei diversi valori che la velocità può assumere.
Nel caso di una persona che cammina, il valore della loro velocità media è considerato di 5 chilometri all'ora. Se quella stessa persona corre, può raggiungere la metà di quella velocità media.
La velocità media di un ciclista dilettante può essere stimata in circa 16 chilometri all'ora, mentre per un ciclista professionista sulla strada la velocità media raggiunge il valore di 45 chilometri all'ora.
Gli uragani di categoria 1 possono avere una velocità media di 119 chilometri all'ora. Infine, la velocità orbitale media della Terra attorno al Sole è di 107 218 chilometri all'ora.
