平均速度和平均速率的区别是什么(速度和速率的区别公式)

速度和速率有时在现实生活中与在科学中的使用是不同的。《每日爱因斯坦》谈论了速度和速率二者之间的区别与相似点。

前阵子,语法女王和我讨论了一些科学家眼里和许多常人眼中具体含义不一致的单词,今天我想讨论另外一组大多数人使用的含义和科学含义不同的术语:速度和速率。

平均速度和平均速率的区别是什么(速度和速率的区别公式)

对速度的需求

速度是用来测量给定的时间内所通过的路程,英里每小时或者米每秒都是速度的度量单位,需要注意的是以上两种度量单位都是以每个“时间段”多远的“距离”来表示的,每次你看到这种形式的描述,你可能正在谈论速度。

平均速度和平均速率的区别是什么(速度和速率的区别公式)

图解:当赛车进入曲线轨道时,方向已经发生变化,所以它们的速度不是常数。

有两种考虑速度的方式:平均速度和瞬时速度。记录你所走的距离并且除以你所用的时间。因此如果你今天走了50英里并且你花了五个小时来完成,你可以说是你的平均速度是“每5个小时50英里”。

平均速度和平均速率的区别是什么(速度和速率的区别公式)

图解:汽车行驶一段路程除以所需时间为它的平均速率。

当然,这样说来有点奇怪,因此大多数的人会通过两边同时除以5的方式来简化,从而可以得出每小时的平均路程。在这种情况下,你将得到的速度是每小时10英里。

瞬时速度描述的是某一特定时刻的速度。如果你在开车,你只需要看看速度表(速度表的字面意思即是“测速仪”),就可以计算出你的瞬时速度。如果测速仪显示的是每小时50英里,那么在你看到它的那一刻,你的瞬时速度就是每小时50英里(显而易见地)。

如果你身边没有测速仪,那么你仍然可以利用微积分计算出你的瞬时速度,但是那将会变得有一点点的棘手。

平均速度和平均速率的区别是什么(速度和速率的区别公式)

不太便利的“距离——时间”图

正如你可能想象得到的,有许多事情会影响到你的平均速度。让我们来举个例子,你早先决定开启一定会令人印象深刻的50英里的步行,但是你决定在第二个小时结束时停下来稍稍休息一下,结果在第二个小时里,你完成了仅仅只有大约8英里。

平均速度和平均速率的区别是什么(速度和速率的区别公式)

就好比一次糟糕的考试成绩会拉低你的平均成绩一样,在途中你所走过的距离越少,你的平均速度将会越低。

为了让这些速度的变化变得可视化,你可以做的一件事情就是运用距离-时间图。这是一个沿着纵轴来绘制旅行的距离、沿着横轴来绘制旅行开始以来所经过的时间的“距离-时间”图。

平均速度和平均速率的区别是什么(速度和速率的区别公式)

如果你用这张图来画出每小时的距离,你可以在两点之间画一条直线来查看你的速度随时间变化的可视化记录。

我不是“王者”,我是“矢量”!

如果你观察到在距离-时间图上有多陡峭(专业上称作“斜率”),你可以据此算出你的速率。

在科学中,速率是用来记录物体位置变化的快慢。拿我们走路的例子来说,你的速度50英里每小时的事实描述的是你走得有多快,但是不能描述有关于你的位置变化的情况。你是按照直线走的,还是在街道上弯弯曲曲地走,还是在兜圈子呢?以上的这些情况速度都是可以达到相同的,但是速率确是不一样的。

平均速度和平均速率的区别是什么(速度和速率的区别公式)

速度是用一定时间内所走的距离来衡量的,然而速率是描述某物在一定时间内的位移的多少。速率是科学家通常所称的一种矢量——一个包含了数字(或大小)和方向的具有测量性质的内含丰富的名称。

如果你朝正北方向走了10公里并且花了你一个小时,你的平均速度是每小时10英里,然而你的平均瞬时速度是朝正北方向每小时10英里。

需要牢记在心底的是,速度是测量在给定的时间内,你走了多远;然而速率测量的是在特定时间里你的位移。

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