VITESSE MOYENNE: COMMENT LA CALCULER ET EXEMPLES - PHYSIQUE - 2025

La vitesse moyenne ou vitesse moyenne est définie comme le quotient entre l'espace parcouru et le temps utilisé pour parcourir cet espace. La vitesse est une quantité fondamentale à la fois en physique et dans la vie quotidienne des gens. Il est présent dans presque tous les aspects de la vie des gens.

Cette présence de vitesse est particulièrement perceptible 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 correcte, du concept de vitesse.

Il est nécessaire de faire la distinction entre la vitesse moyenne et la vitesse instantanée. La vitesse instantanée est la vitesse qu'un corps porte à un instant donné, tandis que la vitesse moyenne est le quotient entre le déplacement et le temps.

De plus, il faut noter que la vitesse est une grandeur scalaire; c'est-à-dire qu'il a une direction, un sens et un module. De cette manière, 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, comme 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 = ∆s / ∆t = (s _{f -} s ₀) / (t _{f -} t ₀)

Dans cette équation, v _m est la vitesse moyenne, ∆s est l'incrément de déplacement et ∆t est l'incrément de temps. D'autre part, s _f et s ₀ sont respectivement le déplacement final et initial; tandis que t _f et t ₀ sont le temps final et initial, respectivement.

Une autre expression pour calculer la vitesse moyenne est:

v _m = s _t / t _t

Dans cette expression, s _t est le déplacement total et _{t t} est le temps total investi pour effectuer ce déplacement.

Comme on peut le voir dans ce calcul, seuls le déplacement total et le temps total utilisé dans celui-ci sont pris en compte, sans qu'il soit à aucun moment nécessaire de prendre en compte comment ce déplacement s'est produit.

Il n'est pas non plus nécessaire de savoir si le corps a accéléré, arrêté ou parcouru tout le chemin à une vitesse constante.

Souvent, il peut être nécessaire de faire le calcul inverse pour déterminer le déplacement total à partir de la vitesse moyenne et du temps total pris.

Dans ce cas, il suffit de résoudre le déplacement de la première équation pour obtenir l'expression qui permet de le calculer:

∆s = v _m ∙ ∆t

La même chose pourrait être faite s'il est nécessaire de calculer le temps utilisé dans un mouvement effectué à une vitesse moyenne connue:

∆t = v _m ∙ ∆s

Unités de mesure de la vitesse

La vitesse peut être exprimée en différentes unités. Comme 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 ou plus pratique d'utiliser d'autres unités. Ainsi, dans le cas des moyens de transport, le kilomètre par heure est généralement utilisé.

Pour sa part, dans le système d'unités anglo-saxon, ils utilisent le pied par seconde (ft / s) ou le mile par heure (mph) dans le cas des moyens de transport.

En navigation maritime, le nœud est couramment utilisé; Par contre, en aéronautique, on utilise parfois le nombre de Mach, qui est défini comme le quotient entre la vitesse d'un corps et la vitesse du son.

Exemples de calcul de la vitesse moyenne

Premier exemple

Un exemple typique où il peut être nécessaire de calculer la vitesse moyenne est un trajet entre deux villes distinctes.

Supposons le cas dans lequel 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 - ainsi que le temps passé sur ce trajet sont connus -par exemple, trois heures-.

Le calcul de la vitesse moyenne se ferait comme ceci:

v _m = ∆s / ∆t = 216/3 = 72 km / h

Si vous souhaitez exprimer la vitesse en unités du système international, vous devez effectuer la conversion suivante:

v _m = 72 km / h = 72 ∙ 1000/3600 = 20 m / s, car un kilomètre équivaut à mille mètres et une heure à 3600 secondes.

Deuxième exemple

Un autre cas pratique de calcul de la vitesse moyenne est celui où plusieurs mouvements ont été effectués dans une période de temps donnée.

Supposons une femme qui a fait plusieurs voyages à vélo pendant plusieurs jours et qui veut savoir quelle a été la vitesse totale moyenne de son voyage.

La femme a parcouru les distances suivantes au cours des jours suivants: 30 kilomètres, 50 kilomètres, 40 kilomètres et 20 kilomètres.

Les durées respectives utilisées ont été les suivantes: une heure et demie, deux heures et demie, 2 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 par heure. Si cette même personne court, elle peut atteindre la moitié de cette vitesse moyenne.

La vitesse moyenne d'un cycliste amateur peut être estimée à environ 16 kilomètres par heure, tandis que pour un cycliste professionnel sur route, la vitesse moyenne atteint une valeur de 45 kilomètres par heure.

Les ouragans de catégorie 1 peuvent avoir une vitesse moyenne de 119 kilomètres par heure. Enfin, la vitesse orbitale moyenne de la Terre autour du Soleil est de 107 218 kilomètres par heure.

Références

1. Vitesse (nd). Dans Wikipedia. Récupéré le 23 avril 2018 sur en.wikipedia.org.
2. Vitesse (nd). Dans Wikipedia. Récupéré le 23 avril 2018 sur es.wikipedia.org.
3. Kilomètre par heure (na). Dans Wikipedia. Récupéré le 23 avril 2018 sur es.wikipedia.org.
4. Richard P. Feynman, Robert B. Leighton, Matthew Sands. Les conférences Feynman sur la physique.
5. Elert, Glenn. "Vitesse et vitesse". Le livre hypertexte de physique. Récupéré le 23 avril 2018.