Come si calcola la velocità istantanea e media

La fisica rappresenta un ramo della scienza abbastanza vasto, attraverso il quale vengono studiati determinati principi, come la forza di gravità, il movimento, lo spazio temporaneo e le varie forze in genere. Per comprendere meglio i principi della fisica, è necessario avere delle ottime basi di matematica, poiché è necessario realizzare diversi calcoli ed eseguire determinate equazioni per ottenere il risultato dell'esperimento in questione; inoltre nella fisica vengono studiati i piani, gli assi, il peso e la velocità dei corpi. Oltre che alla teoria, in fisica è necessario svolgere la pratica, in modo da dimostrare la riuscita degli sperimenti; questi ultimi possono essere realizzati sia in maniera elementare come le semplici soluzioni e sia in maniera elaborata come la rappresentazione di un piano con un fulcro. In questa guida sarà spiegato in modo approfondito come si calcola la velocità istantanea e media.

Considerando l'esempio di un'auto in movimento, cerchiamo di definire la velocità istantanea, ovvero la velocità della vettura in un preciso istante di tempo. Dividiamo la distanza AB in piccoli intervalli: AC, CD e DB e calcoliamo la velocità media in questi intervalli. Le velocità dei segmenti creati non rappresentano la velocità reale dell'auto, ma rimane comunque un metodo veloce per calcolare la velocità istantanea. Se vogliamo descrivere in maniera ancora più dettagliata il moto dell'auto, dividiamo AB in tratti ancora più piccoli e calcoliamo la velocità media di ciascuno di essi. Restringendo sempre più l'intervallo di tempo, la velocità media si avvicinerà sempre più a descrivere il moto reale dell'auto.

Dunque, quando si calcola la velocità istantanea si va a vedere cosa accade quanto l'intervallo di tempo tende a zero. Se si desidera essere precisi, la velocità istantanea può essere definita come il valore limite a cui tende la velocità media in un intervallo di tempo molto piccolo.
v=lim (Δt→0) Δs/Δt
v=limΔt→0ΔsΔ.

Passiamo ora al calcolo della velocità media. Consideriamo un'auto che si muove in moto variabile, ed ipotizziamo che questa si sposti un punto A ad un punto B: dividendo la distanza percorsa per l'intervallo di tempo non otterremo la sua velocità reale, bensì la velocità media. Dunque, la velocità media è data da il rapporto tra spazio percorso e tempo impiegato. Facciamo un esempio numerico: il punto A dista dal punto B 10 km e un'auto percorre questa distanza in mezz'ora. Prima di procedere con la divisione dobbiamo trasformare la mezz'ora in secondi e i 10 km in metri. Il calcolo risulterà essere : 10.000 m/ 1.800 s = 5,5 m/s.