Szybkość średnia i chwilowa

Szybkość to jedna z podstawowych wielkości opisujących ruch informująca tempie pokonywania danej drogi. Ponieważ droga jest wielkością skalarną, to szybkość również musi być skalarem. W fizyce wyróżnia się szybkości średnią i chwilową.

Szybkość średnia jest to stosunek całkowitej drogi (s) pokonanej przez ciało do całkowitego czasu (t) trwania ruchu:

 v _{sr} = \frac{\Delt s}{\Delta t}

Im krótszy jest czas w którym została pokonana dana droga, tym szybkość jest większa lub inaczej im dłuższy odcinek drogi zostanie pokonany w danym czasie, tym szybkość jest również większa.

Szybkość chwilowa to szybkość ciała w bardzo krótkim przedziale czasu. Definiuje się ją jako granicę z ilorazu przebytej drogi do czasu przy Δt dążącym do 0 sekund.

v= \lim_{\Delta t \to0 }  \frac{\Delta s}{\Delta t}

Szybkość chwilową pokazują np. prędkościomierze w samochodach.
Podstawową jednostką szybkości w układzie SI jest m/s.

Szybkość średnia i chwilowa - przykład.

Odległość pomiędzy dwoma miejscowościami wynosi 216km. Z jaką średnią szybkością (w metrach na sekundę) powinien poruszać się pociąg aby czas podróży wynosił 4 godziny? Czy szybkość chwilowa pociągu musi być zawsze równa jego szybkości średniej?

Dane:                            Szukane
Δs = 216km                    v _{sr} =?    
t = 4h

Rozwiązanie:

v _{sr} = \frac{\Delta s}{\Delta t}

v _{sr}= \frac{216km}{4h}=54 \frac{km}{h}=54 \frac{1000m}{3600s} =15 \frac{m}{s}

Szybkość chwilowa pociągu nie jest zawsze równa jego szybkości średniej, gdyż pociągi często zmieniają swoją szybkość (hamują, przyspieszają, zatrzymują się na stacjach).