Vitesse moyenne: comment calculer et exemples
La vitesse moyenne ou vitesse moyenne est définie comme le quotient entre l’espace parcouru et le temps passé à parcourir cet espace. La vitesse est une grandeur fondamentale dans la vie physique et quotidienne des gens. Il est présent dans presque tous les aspects de la vie des gens.
Cette présence de vitesse est particulièrement visible dans la société d'aujourd'hui, où la demande d'immédiateté est croissante. Bien entendu, la vitesse est aussi intrinsèquement liée à une multitude de phénomènes physiques. D'une manière ou d'une autre, tout le monde a une idée intuitive, plus ou moins précise, du concept de vitesse.
Il est nécessaire de faire la distinction entre vitesse moyenne et vitesse instantanée. La vitesse instantanée est la vitesse qu'un corps transporte à un instant donné, tandis que la vitesse moyenne est le quotient entre le déplacement et le temps.
En outre, il convient de noter que la vitesse est une quantité scalaire; c'est-à-dire qu'il a une direction, un sens et un module. De cette façon, la vitesse est appliquée dans une direction.
Dans le système international, la vitesse est mesurée en mètres par seconde (m / s), bien que d’autres unités soient souvent utilisées dans la vie quotidienne, telles que les kilomètres par heure (km / h).
Comment le calculer?
Le calcul de la vitesse moyenne est effectué à partir de l'expression suivante:
v m = Δs / Δt = (s f - s 0 ) / (t f - t 0 )
Dans cette équation, v m est la vitesse moyenne, Δs est l'augmentation du déplacement et Δt est l'incrément de temps. D'autre part, s f et s 0 sont respectivement les déplacements final et initial; tandis que t f et t 0 sont respectivement l'heure finale et l'heure initiale.
Une autre expression pour le calcul de la vitesse moyenne est:
v m = s t / t t
Dans cette expression, s est le déplacement total et t est le temps total investi pour effectuer ce déplacement.
Comme on le voit dans ce calcul, seuls le déplacement total et le temps total employé sont pris en compte, sans qu'il soit nécessaire à aucun moment de prendre en compte le déroulement de ce déplacement.
Il n'est également pas nécessaire de savoir si le corps a accéléré, s'est arrêté ou a effectué tout le trajet à une vitesse constante.
Il peut souvent être nécessaire d'effectuer le calcul inverse pour déterminer le déplacement total à partir de la vitesse moyenne et du temps total passé.
Dans ce cas, il suffit de supprimer le déplacement de la première équation pour obtenir l'expression permettant de la calculer:
Δs = v m ∙ Δt
Cela peut également être fait si vous devez calculer le temps passé sur un déplacement effectué à une vitesse moyenne connue:
Δt = v m ∙ Δs
Unités de mesure de vitesse
La vitesse peut être exprimée avec différentes unités. Comme déjà mentionné ci-dessus, dans le système international, l'unité de mesure est le mètre par seconde.
Cependant, selon le contexte, il peut être plus pratique d'utiliser d'autres unités. Ainsi, dans le cas des moyens de transport, le kilomètre par heure est généralement utilisé.
Par contre, dans le système d'unités anglo-saxonnes, ils utilisent le pied par seconde ( ft / s ) ou le mile par heure ( mph ) pour les moyens de transport.
En navigation maritime, le nœud est généralement utilisé; D'autre part, en aéronautique, on utilise parfois le nombre de Mach, défini comme le quotient entre la vitesse d'un corps et la vitesse du son.
Exemples de calcul de vitesse moyenne
Premier exemple
Un exemple typique dans lequel il peut être nécessaire de calculer la vitesse moyenne est un déplacement entre deux villes distinctes.
Supposons le cas où le déplacement total (qui ne doit pas nécessairement coïncider avec la distance entre les deux villes) effectué sur le trajet entre les deux villes - par exemple, 216 kilomètres - est connu, ainsi que le temps passé sur cet itinéraire. -Par exemple, trois heures-.
Le calcul de la vitesse moyenne serait effectué comme suit:
v m = Δs / Δt = 216/3 = 72 km / h
Si l'on souhaite exprimer la vitesse en unités du système international, il convient d'effectuer la conversion suivante:
v m = 72 km / h = 72 × 1000/3600 = 20 m / s, puisqu'un kilomètre équivaut à mille mètres et qu'une heure à 3600 secondes.
Deuxième exemple
Un autre cas pratique de calcul de la vitesse moyenne est lorsque plusieurs voyages ont été effectués dans une période de temps donnée.
Supposons qu'une femme qui a fait plusieurs randonnées à vélo sur plusieurs jours et veuille savoir quelle a été la vitesse moyenne de son voyage.
La femme a parcouru les distances suivantes au fil des jours: 30 km, 50 km, 40 km et 20 km.
Les durées respectives utilisées étaient les suivantes: une heure et demie, deux heures et demie, deux heures et demie et une heure et demie. Ensuite, la vitesse moyenne résultante est calculée comme suit:
v m = (30 + 50 + 40 + 20) / (1, 5 + 2, 5 + 2, 5 + 1, 5) = 17, 5 km / h
Exemples de vitesse moyenne
Il peut être intéressant de connaître quelques exemples de vitesses de déplacement moyennes pour avoir une idée plus intuitive des différentes valeurs que peut prendre la vitesse.
Dans le cas d'une personne qui marche, la valeur de sa vitesse moyenne est considérée comme étant de 5 kilomètres à l'heure. Si cette même personne court, il peut atteindre la moitié de cette vitesse moyenne.
La vitesse moyenne d'un cycliste amateur peut être estimée à environ 16 kilomètres à l'heure, alors que pour un cycliste professionnel sur route, la vitesse moyenne atteint la valeur de 45 kilomètres à l'heure.
Les ouragans de catégorie 1 peuvent atteindre une vitesse moyenne de 119 kilomètres par heure. Enfin, la vitesse orbitale moyenne de la Terre autour du Soleil est de 107 218 km / heure.
