الفيزياء · المسرد

ما معنى السرعة المتوسّطة؟

يُعرف أيضًا باسم: سرعة متوسطة

تعريف 52.7 الفيزياء في المرحلتين الابتدائية والإعدادية · الفصل 52 — مخطّطات الحركة والسرعة المتوسّطة

السرعة المتوسّطة لرحلة كاملة هي المسافة الكلّية مقسومة على الزمن الكلّي — بما فيه التوقّفات:

vالمتوسّط=dالكلّيةtالكلّي.v_{\text{المتوسّط}} = \frac{d_{\text{الكلّية}}}{t_{\text{الكلّي}}}.

وهي الوتيرة الثابتة الوحيدة التي كانت ستقطع الطريق نفسه في الزمن الإجمالي نفسه — 20km20\,\mathrm{km} للساعي في ساعة واحدة: متوسّط 20km/h20\,\mathrm{km}/\mathrm{h}، وإن لم تدر العجلات مرة واحدة بتلك السرعة.

أمثلة

مثال 52.9 (الفخّ، منقضًّا)

درّاج يقطع 60km60\,\mathrm{km} ذهابًا بسرعة 30km/h30\,\mathrm{km}/\mathrm{h}، ثم 60km60\,\mathrm{km} نفسها عودةً بسرعة 20km/h20\,\mathrm{km}/\mathrm{h}. “المتوسّط: 25km/h25\,\mathrm{km}/\mathrm{h}”؟ تحقّق بأمانة. الذهاب: t=60÷30=2t = 60 \div 30 = 2 ساعة. والعودة: t=60÷20=3t = 60 \div 20 = 3 ساعات. والرحلة كلها: 120km120\,\mathrm{km} في 55 ساعات — vالمتوسّط=24km/hv_{\text{المتوسّط}} = 24\,\mathrm{km}/\mathrm{h}. فالنصف البطيء طالب بثلاث ساعات من الخمس، وجرّ المتوسّط دون المنتصف. وكلما أسرعت في نصف، قلّ الزمن الذي يوجد فيه ذلك النصف أصلًا.

اقرأ في الفصل ←
تعريف 5.6 فيزياء المرحلة الثانوية · الفصل 5 — الحركة النسبية

السرعة المتوسطة لجسمٍ ما، في مرجع معطًى، هي المسافة dd التي يقطعها في ذلك المرجع مقسومة على زمن الانتقال tt:

v=dt.v = \frac{d}{t} .

وبأخذ dd بالمتر وtt بالثانية، تكون vv بالمتر في الثانية (m/s\mathrm{m}/\mathrm{s})؛ أما الحياة اليومية فتفضّل الكيلومتر في الساعة (km/h\mathrm{km}/\mathrm{h}).

أمثلة

مثال 5.8 (بعض السرعات الجديرة بالمعرفة)

مشي نشيط: 1.5m/s×3.6=5.4km/h1.5\,\mathrm{m}/\mathrm{s} \times 3.6 = 5.4\,\mathrm{km}/\mathrm{h}. وسيارة مدينة بسرعة 54km/h54\,\mathrm{km}/\mathrm{h}: 54/3.6=15m/s54 / 3.6 = 15\,\mathrm{m}/\mathrm{s} — أي نحو 15m15\,\mathrm{m} مقطوعة في كل ثانية، وهو جدير بالتذكر قبل النزول من الرصيف. والصوت في الهواء: 340m/s×3.6=1224km/h340\,\mathrm{m}/\mathrm{s} \times 3.6 = 1224\,\mathrm{km}/\mathrm{h}.

مثال 5.9 (نزهة بفاصل راحة)

يقطع متنزّه 12km12\,\mathrm{km} في 2h2\,\mathrm{h} من المشي، ثم يستريح 1h1\,\mathrm{h}، ثم يقطع 6km6\,\mathrm{km} في 1.5h1.5\,\mathrm{h} الأخيرة. والسرعة المتوسطة على النزهة كلها:

v=dt=12+62+1+1.5=18km4.5h=4.0km/h.v = \frac{d}{t} = \frac{12 + 6}{2 + 1 + 1.5} = \frac{18\,\mathrm{km}}{4.5\,\mathrm{h}} = 4.0\,\mathrm{km}/\mathrm{h}.

فالمتوسط يحسب كل الزمن المنقضي، بما فيه فترات الراحة — وهو عمومًا ليس متوسط سرعات المراحل المنفصلة.

اقرأ في الفصل ←