Как найти среднюю скорость на двух участках

1. 

   1

   Посмотрите на данные величины. Воспользуйтесь этим методом, если даны следующие величины:

   • длина пути, пройденного телом;
   • время, за которое тело прошло этот путь.
   • Например: автомобиль проехал 150 км за 3 ч. Найдите среднюю скорость автомобиля.

2. 

   2

   Запишите формулу для вычисления средней скорости. Формула: , где — средняя скорость, — пройденный путь, — время, за которое пройден путь.^[1]
   

3. 

   3

   В формулу подставьте пройденный путь. Значение пути подставьте вместо .

   • В нашем примере автомобиль проехал 150 км. Формула запишется так: .

4. 

   4

   В формулу подставьте время. Значение времени подставьте вместо .

   • В нашем примере автомобиль ехал в течение 3 ч. Формула запишется так: .

5. 

   5

   Разделите путь на время. Вы найдете среднюю скорость (как правило, она измеряется в километрах в час).

   Реклама

1. 

   1

   Посмотрите на данные величины. Воспользуйтесь этим методом, если даны следующие величины:

   • несколько значений пройденных участков пути;
   • несколько значений времени, за которые был пройден каждый участок пути.^[2]
     
   • Например: автомобиль проехал 150 км за 3 ч, 120 км за 2 ч, 70 км за 1 ч. Найдите среднюю скорость автомобиля на всем протяжении пути.

2. 

   2

   Запишите формулу для вычисления средней скорости. Формула: , где — средняя скорость, — общий пройденный путь, — общее время, за которое пройден путь.^[3]
   

3. 

   3

   Вычислите общий пройденный путь. Для этого сложите значения пройденных участков пути. В формулу подставьте общий пройденный путь (вместо ).

4. 

   4

   Вычислите общее время в пути. Для этого сложите значения времени, за которые был пройден каждый участок пути. В формулу подставьте общее время (вместо ).

5. 

   5

   Разделите общий путь на общее время. Вы найдете среднюю скорость.

   Реклама

1. 

   1

   Посмотрите на данные величины. Воспользуйтесь этим методом, если даны следующие величины:

   • несколько значений скоростей, с которыми двигалось тело;
   • несколько значений времени, в течение которого тело двигалось с соответствующей скоростью.^[4]
     
   • Например: автомобиль двигался со скоростью 50 км/ч в течение 3 ч, со скоростью 60 км/ч в течение 2 ч, со скоростью 70 км/ч в течение 1 ч. Найдите среднюю скорость автомобиля на всем протяжении пути.

2. 

   2

   Запишите формулу для вычисления средней скорости. Формула: , где — средняя скорость, — общий пройденный путь, — общее время, за которое пройден путь.^[5]
   

3. 

   3

   Вычислите общий путь. Для этого умножьте каждую скорость на соответствующее время. Так вы найдете длину каждого участка пути. Чтобы вычислить общий путь, сложите значения пройденных участков пути. В формулу подставьте общий пройденный путь (вместо ).

4. 

   4

   Вычислите общее время в пути. Для этого сложите значения времени, за которые был пройден каждый участок пути. В формулу подставьте общее время (вместо ).

5. 

   5

   Разделите общий путь на общее время. Вы найдете среднюю скорость.

   Реклама

1. 

   1

   Посмотрите на данные величины. Воспользуйтесь этим методом, если даны следующие величины и условия:

   • два или несколько значений скоростей, с которыми двигалось тело;
   • тело двигалось с определенными скоростями в течение равных промежутков времени.
   • Например: автомобиль двигался со скоростью 40 км/ч в течение 2 ч и со скоростью 60 км/ч в течение других 2 ч. Найдите среднюю скорость автомобиля на всем протяжении пути.

2. 

   2

3. 

   3

4. 

   4

   Сложите значения двух скоростей. Затем сумму разделите на два. Вы найдете среднюю скорость на всем протяжении пути.

   Реклама

1. 

   1

   Посмотрите на данные величины. Воспользуйтесь этим методом, если даны следующие величины и условия:

   • два или несколько значений скоростей, с которыми двигалось тело;
   • тело двигалось с определенными скоростями и прошло равные участки пути.
   • Например: автомобиль проехал 150 км со скоростью 40 км/ч, а затем вернулся обратно (то есть проехал те же 160 км) со скоростью 60 км/ч. Найдите среднюю скорость автомобиля на всем протяжении пути.

2. 

   2

   Запишите формулу для вычисления средней скорости, если даны две скорости и одинаковые значения участков пути. Формула: , где — средняя скорость, — скорость тела, с которым оно двигалось на первом участке пути, — скорость тела, с которым оно двигалось на втором (таком же, как первый) участке пути.
   ^[7]
   

   • Зачастую в условиях таких задач дано, что тело прошло определенный путь и вернулось обратно.
   • В таких задачах значения участков пути не важны — главное, чтобы они были равны.
   • Если даны три скорости и равные участки пути, перепишите формулу так:.^[8]
     

3. 

   3

4. 

   4

   Произведение двух скоростей умножьте на 2. Полученный результат запишите в числителе дроби.

5. 

   5

   Сложите две скорости. Полученный результат запишите в знаменателе дроби.

6. 

   6

   Сократите дробь. Вы найдете среднюю скорость на всем протяжении пути.

   Реклама

1. График скорости при неравномерном прямолинейном движении
2. Как найти путь и перемещение по графику скорости?
3. Средняя скорость и средняя путевая скорость
4. Задачи
5. Лабораторная работа №3. Определение средней скорости движения тела

п.1. График скорости при неравномерном прямолинейном движении

Прямолинейное и равномерное движение возможно лишь на участке пути.
Любое тело со временем меняет свою скорость, как по величине, так и по направлению.

Движение с переменной скоростью называют неравномерным.

Для описания неравномерного движения его можно разбить на участки, на которых скорость постоянна, и свести задачу к уже известному нам равномерному прямолинейному движению.

Например, пусть велосипедист добрался из города A в город B за 1 час. Первые полчаса он ехал со скоростью 9 км/ч, а потом проколол шину, и вторые полчаса шел пешком со скоростью 3 км/ч.
Направим ось ОХ также от A к B и получим значения проекций скоростей: $$ v_{x1}=9 text{км/ч}, v_{x2}=3 text{км/ч} $$ Построим график скорости для этого случая:

Графиком скорости (v_x=v_x(t)) при неравномерном прямолинейном движении, которое можно разбить на участки с постоянной скоростью, является ломаная линия.

п.2. Как найти путь и перемещение по графику скорости?

Мы уже знаем, что путь равен площади прямоугольника, который образуется между отрезком графика скорости и отрезком (triangle t) на оси (t) (см. §8 данного справочника).

В таком случае, путь велосипедиста в нашем примере:
begin{gather*} s=v_{x1}cdot triangle t_1+v_{x2}cdot triangle t_2\ s=9cdot 0,5+3cdot 0,5=4,5+1,5=6 text{(км)} end{gather*} Сначала велосипедист проехал 4,5 км, а затем прошел 1,5 км.
Общий путь велосипедиста равен 6 км. Расстояние между городами 6 км.

Если принять город A за начало отсчета с (x_0=0), то координата велосипедиста в конце пути: $$ x_{к}=x_0+s=0+6=6 text{(км)} $$ Перемещение по оси ОХ: (triangle x=x_{к}-x_0=6 text{(км)}).

Теперь рассмотрим другую ситуацию. Пусть велосипедист выехал из A в B и двигался со скоростью 9 км/ч в течение получаса. Но, после того как проколол шину, он развернулся и пошел пешком назад в A. Где будет находиться велосипедист через полчаса после разворота?
Снова направим ось ОХ от A к B и получим значения проекций скоростей: $$ v_{x1}=9 text{км/ч}, v_{x2}=-3 text{км/ч} $$ Построим график скорости для этого случая:

Путь велосипедиста по-прежнему будет равен сумме площадей прямоугольников, которые образует ломаная (v_x(t)) с осью (t): begin{gather*} x=v_{x1}cdot triangle t_1+|v_{x2}|cdottriangle t_2\ s=9cdot 0,5+3cdot 0,5=4,5+1,5=6 text{(км)} end{gather*}
Если мы учтем знак (v_{x2}) и уберем модуль, то получим величину перемещения по оси ОХ: begin{gather*} triangle x=v_{x1}cdot triangle t_1+v_{x2}cdot triangle t_2\ triangle x=9cdot 0,5-3cdot 0,5=4,5-1,5=3 text{(км)} end{gather*} Сначала велосипедист проехал 4,5 км, а затем прошел 1,5 км в обратном направлении.
Конечная координата: $$ x_{к}=x_0+triangle x=0+3=3 text{(км)} $$
Ответ на вопрос задачи найден. Через полчаса после разворота велосипедист будет находиться в точке D в 3 км от города A.

Пусть неравномерное прямолинейное движение разбито на (n) участков с постоянными скоростями. Каждому такому участку соответствует промежуток времени (triangle t_i) и постоянная скорость (v_{xi}, i=overline{1,n}).
Тогда:
Весь пройденный путь равен сумме площадей прямоугольников на графике скорости: $$ s=|v_{x1}|cdottriangle t_1+|v_{x2}|cdottriangle t_2+…+|v_{xn}|cdottriangle t_n $$ Величина перемещения по оси ОХ равна сумме площадей прямоугольников с учетом знака: $$ triangle x=v_{x1}cdottriangle t_1+v_{x2}cdottriangle t_2+…+v_{xn}cdottriangle t_n $$ Конечная координата равна: (x_{к}=x_0+triangle x).

п.3. Средняя скорость и средняя путевая скорость

Средняя скорость на нескольких участках движения равна отношению общего перемещения к общему времени, затраченному на это перемещение: $$ overrightarrow{v_{cp}}=frac{overrightarrow{r_1}+overrightarrow{r_2}+…+overrightarrow{r_n}}{t_1+t_2+…+t_n}=frac{overrightarrow{r}}{t} $$

Средняя путевая скорость на нескольких участках движения равна отношению общего пути к общему времени, затраченному на этот путь: $$ v_{cp.п}=frac{s_1+s_2+…+s_n}{t_1+t_2+…+t_n}=frac{s}{t} $$

Если тело все время движется в одном направлении, величина средней скорости равна средней путевой скорости, т.к. на каждом участке путь совпадает с модулем перемещения.
Если тело меняет направление движения, величина средней скорости меньше средней путевой скорости.

В нашем примере с велосипедистом, который все время двигался в одну сторону и дошел до города B, получаем: begin{gather*} |overrightarrow{v_{cp}}|=frac{|overrightarrow{r}|}{t}=frac{triangle x}{t}=frac 61=6 text{(км/ч)}\ v_{cp.п}=frac st=frac 61=6 text{(км/ч)} end{gather*} Величина средней скорости равна средней путевой скорости.

А вот для случая, когда велосипедист развернулся и пошел обратно: begin{gather*} |overrightarrow{v_{cp}}|=frac{|overrightarrow{r}|}{t}=frac{triangle x}{t}=frac 31=3 text{(км/ч)}\ v_{cp.п}=frac st=frac 61=6 text{(км/ч)} end{gather*} Величина средней скорости меньше средней путевой скорости.

п.4. Задачи

Упростим сумму дробей: $$ t=frac{d}{20}+frac{d}{80}=frac{4d+d}{80}=frac{5d}{80}=frac{d}{16} $$ Получаем: $$ v_{cp}=frac st=frac{3d}{d/16}=3cdot 16=48 text{(км/ч)} $$
Ответ: 48 км/ч

Упростим сумму дробей: $$ t=frac{s}{180}+frac{s}{60}=frac{s+3s}{180}=frac{4s}{180}=frac{s}{45} $$ Получаем: $$ v_{cp}=frac st=frac{s}{s/45}=45 text{(км/ч)} $$
Ответ: 45 км/ч

По условию средняя скорость: $$ v_{cp}=frac st=frac{50d}{25t}=2cdot frac dt=32Rightarrow frac dt=16 $$ Получаем: begin{gather*} v_1=frac{d}{4t}=frac{16}{4}=4 text{(км/ч)}\ v_2=frac{4d}{t}=4cdot 16=64 text{(км/ч)}\ v_3=frac{9d}{4t}=frac{9}{4}cdot 16=36 text{(км/ч)} end{gather*}
Ответ: 4 км/ч, 64 км/ч и 36 км/ч

Упростим сумму дробей: $$ t=frac{s}{20v}+frac sv=frac svleft(frac{1}{20}+1right)=frac{21}{20}cdot frac sv $$ Средняя скорость: $$ v_{cp}=frac{s}{frac{21}{20}cdotfrac sv}=frac{20}{21}vgt v $$Средняя скорость поездки оказалась меньше пешей скорости туриста.
Значит, он не выиграл по времени.
Ответ: нет

п.5. Лабораторная работа №3. Определение средней скорости движения тела

Цель работы
Научиться определять среднюю скорость движения тела по данным измерений на разных участках. Научиться вычислять абсолютные и относительные погрешности при подстановке данных измерений в формулы.

Теоретические сведения
В лабораторной работе изучается движение тела (шарика) по двум участкам (желобам) с различной скоростью.

Величина средней скорости при движении на двух участках определяется как средняя путевая скорость: $$ v_{cp}=frac{s_1+s_2}{t_1+t_2} $$ где (s_1) и (s_2) – длина первого и второго участка; (t_1) и (t_2) — время движения по каждому из участков.

Длина участков измеряется с помощью мерной ленты с ценой деления (triangle=1) см,
инструментальная погрешность равна: (d=frac{triangle}{2}=0,5) см
Абсолютная погрешность измерений при работе с мерной лентой равна инструментальной погрешности, поэтому: (triangle s_1=triangle s_2=d=0,5) см
Погрешность суммы двух длин: (triangle(s_1+s_2)= triangle s_1+triangle s_2=2d=1) см

Измерение времени на каждом участке проводится в сериях их 5 измерений по методике, описанной в Лабораторной работе №2 (см. §4 данного справочника).
Погрешность суммы двух измерений: (triangle(t_1+t_2)=triangle t_1+triangle t_2)

Относительная погрешность частного равна сумме относительных погрешностей делимого и делителя: $$ delta_{v_{cp}}=delta_{s_1+s_2}+delta_{t_1+t_2} $$ Абсолютная погрешность определения средней скорости: $$ triangle v_{cp}=v_{cp}cdot delta_{v_{cp}} $$

Приборы и материалы
Два желоба (не менее 1 м каждый), шарик, мерная лента, секундомер.

Ход работы
1. Ознакомьтесь с теоретической частью работы, выпишите необходимые формулы.
2. Соберите установку, как показано на рисунке. Установите один желоб под углом, другой – горизонтально, закрепите, поставьте в конце горизонтального участка упор. Подберите длину желобов и наклон так, чтобы движение по каждому участку было не менее 1 с.

3. Измерьте фактическую длину каждого участка движения в готовой установке с помощью мерной ленты.
4. Найдите относительную погрешность суммы двух длин (delta_{s_1+s_2}=frac{triangle(s_1+s_2)}{s_1+s_2})
5. Проведите серии по 5 экспериментов для определения (t_1) и (t_2) с помощью секундомера.
6. Найдите (triangle t_1, triangle t_2, triangle(t_1+t_2), delta_{t_1+t_2})
7. По результатам измерений и вычислений найдите (v_{cp}, delta_{v_{cp}}) и (triangle v_{cp}).
8. Сделайте выводы о проделанной работе.

Найдем среднее время спуска с наклонного желоба: $$ t_1=frac{1,5+1,6+1,5+1,4+1,4}{5}=frac{7,4}{5}=1,48 (c) $$ Принимаем среднее время за истинное значение измеряемой величины.
Найдем абсолютные отклонения каждого измерения от (t_1): $$ triangle_1=|1,5-1,48|=0,02; triangle_2=|1,6-1,48|=1,02 text{и т.д.} $$ Среднее абсолютное отклонение: $$ triangle_{cp}=frac{0,02+0,12+0,02+0,08+0,08}{5}=frac{0,32}{5}=0,064 text{c} $$ Среднее абсолютное отклонение меньше инструментальной погрешности, поэтому абсолютная погрешность измерений: $$ triangle t_1=maxleft{d;triangle_{cp}right}=maxleft{0,1;0,064right}=0,1 text{c} $$ Округляем полученное значение времени до десятых. begin{gather*} t_1=(1,5pm 0,1) text{c}\ delta_{t_1}=frac{0,1}{1,5}=frac{1}{15}approx 6,7text{%} end{gather*} Время движения по горизонтальному желобу

Найдем среднее время движения по горизонтали: $$ t_2=frac{2,3+2,4+2,2+2,2+2,4}{5}=frac{11,5}{5}=2,3 (c) $$ Принимаем среднее время за истинное значение измеряемой величины.
Найдем абсолютные отклонения каждого измерения от (t_2): $$ triangle_1=|2,3-2,3|=0; triangle_2=|2,4-2,3|=0,1 text{и т.д.} $$ Среднее абсолютное отклонение: $$ triangle_{cp}=frac{0+0,1+0,1+0,1+0,1}{5}=frac{0,4}{5}=0,08 text{c} $$ Среднее абсолютное отклонение меньше инструментальной погрешности, поэтому абсолютная погрешность измерений: $$ triangle t_2=maxleft{d;triangle_{cp}right}=maxleft{0,1;0,08right}=0,1 text{c} $$ Получаем: begin{gather*} t_2=(2,3pm 0,1) text{c}\ delta_{t_2}=frac{0,1}{2,3}=frac{1}{23}approx 4,4text{%} end{gather*}

3) Расчет погрешности суммы интервалов времени
Сумма интервалов времени: $$ t_1+t_2=1,5+2,3=3,8 text{(c)} $$ Абсолютная погрешность суммы: $$ triangle(t_1+t_2)=triangle t_1+triangle t_2=0,1+0,1=0,2 text{(c)} $$ Относительная погрешность суммы: $$ delta_{t_1+t_2}=frac{triangle (t_1+t_2)}{t_1+t_2}=frac{0,2}{3,8}=frac{1}{19}approx 5,3text{%} $$

4) Расчет средней скорости $$ v_{cp}=frac{s_1+s_2}{t_1+t_2}=frac{320}{3,8}approx 84,2 left(frac{text{см}}{text{c}}right) $$ Относительная ошибка частного: $$ delta_{v_{cp}}=delta_{s_1+s_2}+delta_{t_1+t_2}=frac{1}{320}+frac{1}{19}approx 0,003125+0,0526approx 0,0557approx 0,056=5,6text{%} $$ (оставляем две значащие цифры).
Абсолютная ошибка: $$ v_{cp}=v_{cp}cdotdelta_{v_{cp}}=84,2cdot 0,056approx 4,7 left(frac{text{см}}{text{c}}right) $$ Получаем: begin{gather*} v_{cp}=(84,2pm 4,7) text{см/с}\ delta_{v_{cp}}=5,6text{%} end{gather*}

1. 

   1

   Assess what information you are given. Use this method if you know:

   • the total distance covered by one person or vehicle; and
   • the total time it took that person or vehicle to cover the distance.
   • For example:^[1]
     If Ben traveled 150 miles in 3 hours, what was his average speed?

2. 

   2

   Set up the formula for speed. The formula is , where equals the average speed, equals the total distance, and equals the total time.^[2]
   

   Advertisement

3. 

   3

   Plug the distance into the formula. Remember to substitute for the variable .

   • For example, if Ben drives 150 total miles, your formula will look like this: .

4. 

   4

   Plug the time into the formula. Remember to substitute for the variable .

   • For example, if Ben drives for 3 hours, your formula will look like this: .

5. 

   5

   Divide the distance by the time. This will give you the average speed per unit of time, usually hour.

Advertisement

1. 

   1

   Assess what information you are given. Use this method if you know:

   • multiple distances that were traveled; and
   • the amount of time it took to travel each of those distances.^[3]
     
   • For example: If Ben traveled 150 miles in 3 hours, 120 miles in 2 hours, and 70 miles in 1 hour, what was his average speed for the entire trip?

2. 

   2

   Set up the formula for average speed. The formula is , where equals the average speed, equals the total distance, and equals the total time.^[4]
   

3. 

   3

   Determine the total distance. To do this, add up the number of miles traveled during the entire trip. Substitute this value for in the formula.

4. 

   4

   Determine the total time. To do this, add up the times, usually hours, that were spent traveling. Substitute this value for in the formula.

5. 

   5

   Divide the total distance traveled by the total time spent traveling. This will give you your average speed.

Advertisement

1. 

   1

   Assess what information you are given. Use this method if you know:

   • multiple speeds used to travel; and
   • the amount of time each of those speeds was traveled for.^[5]
     
   • For example: For example: If Ben traveled 50 mph for 3 hours, 60 mph for 2 hours, and 70 mph for 1 hour, what was his average speed for the entire trip?

2. 

   2

   Set up the formula for average speed. The formula is , where equals the average speed, equals the total distance, and equals the total time.^[6]
   

3. 

   3

   Determine the total distance. To do this, separately multiply each speed by each time period. This will give you the distance traveled for each section of the trip. Add up these distances. Substitute this sum for in the formula.

4. 

   4

   Determine the total time. To do this, add up the times, usually hours, that were spent traveling. Substitute this value for in the formula.

5. 

   5

   Divide the total distance traveled by the total time spent traveling. This will give you your average speed.

Advertisement

1. 

   1

   Assess what information you are given. Use this method if you know:

   • two or more different speeds; and
   • that those speeds were traveled for the same amount of time.
   • For example, if Ben drives 40 mph for 2 hours, and 60 mph for another 2 hours, what is his average speed for the entire trip?

2. 

   2

3. 

   3

4. 

   4

   Add the two speeds together. Then, divide the sum by two. This will give you the average speed for the entire trip.

Advertisement

1. 

   1

   Assess what information is given. Use this method if you know:

   • two different speeds; and
   • that those speeds were used for the same distance.
   • For example, if Ben drives the 160 miles to the waterpark at 40 mph, and returns the 160 miles home driving 60 mph, what is his average speed for the entire trip?

2. 

   2

3. 

   3

4. 

   4

   Multiply the product of the two speeds by 2. This number should be the numerator of your fraction.

5. 

   5

   Add the two speeds together. This number should be the denominator of your fraction.

6. 

   6

   Simplify the fraction. This will give you the average speed for the entire trip.

Advertisement

Calculator, Practice Problems, and Answers

Advertisement

Thanks for submitting a tip for review!

Did this summary help you?