
首先,运动员跑步从静止起跑到最后冲刺,是一个变速运动,不是匀速运动。
运动员跑10秒钟跑100米,他的平均速度是10米/秒,但真实速度回有所不同。
运动员从静止起跑,有一个加速过程,速度从0开始,慢慢加快。
由于人加速的动力来自于身体里的化学能源转化,不可能像我们学的物理计算题那样,保持一个稳定的加速度,所以整个100米的运动状态我们没办法准确描述和计算。
但我们可以做一个简单的分析预测。
运动员在百米赛跑中,看到会有一个加速过程,速度从0开始,加快到最大速度后,有因为体力原因可能保持匀速,也有可能体力损耗太多,进行减速,还有可能在没加速到最大速度的时候就已经达到终点了。
但无论是哪种情况,运动员在10秒钟跑100米的过程中,最大速度肯定是超过10米/秒的,这个毋庸置疑。
原因在于,运动员最初的加速过程中,初速度为0米/秒,后面也会有1米/秒、2米/秒的速度,而平均速度是10米/秒,为了拉平差距,一定会有超过10米/秒的速度。
用物理公式来说明,假如运动员在100米赛跑中是匀加速运动,则位移x=100m,时间t=10s,根据位移公式:x=v0t+1/2at2=1/2at2(初速度v0=0)和速度公式:vt=v0+at=at,整理得末速度:vt=2x/t=20m/s,而平均速度v=x/t=10m/s,由此可见整个运动中的真实速度是会比平均速度大的。
再举个简单的例子来说明一下,比如有10个数字和是100,而且10个数字不完全相同,其中一个是0,那么这10个数字里面肯定会有大于10的数字。
一切正在发生,思想陶熔鼓铸。
换个例子,下图是一个运动员跑百米的过程,成绩是12.5s,运动员跑百米的平均速度v=s/t=100m/12.5s=8m/s,看看图,能说运动员1s跑8m吗?显然不能!所以说,平均速度只能大体上反映物体在某段路程中或某段时间内的平均快慢程度,而不能精确描述物体的快慢程度。
比如,上面的例子中,表明运动员在跑百米时,平均1s跑8m,具体到某1s跑多少,不得而知,可以是8m,也可以多于或少于8m。
只有做匀速直线运动的物体,速度才能精确描述物体的运动情况,比如上述问题中,运动员如果做匀速直线运动,就可以说,运动员1s跑8m。
不过,匀速直线运动虽然是一种最简单的运动,实际物体很难保证做匀速直线运动,往往是做变速运动,并且,在很多情况下也不需描述的十分精细,所以,就用平均速度将变速运动当做匀速直线运动处理,即使复杂的问题简单化,虽然是对变速运动的粗略描述,但在实际中却很有用。
日常生活中说的人的步行速度、骑车速度、汽车速度,都是平均速度。
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