Для определения средней скорости велосипедиста за всё время движения необходимо учитывать как путь, так и время, затраченное на этот путь. Средняя скорость определяется как общее расстояние, пройденное велосипедистом, делённое на общее время, затраченное на это движение.
Пусть расстояние между пунктами A и B равно ( S ).
Расчет времени движения в одну сторону:
- Скорость на пути из пункта A в пункт B: ( 30 ) км/ч.
- Скорость на обратном пути (из пункта B в пункт A): ( 5 ) м/с.
Преобразование единиц измерения:
Для удобства, приведём обе скорости к одной и той же системе единиц. Переведём скорость из км/ч в м/с:
[ 1 \text{ км/ч} = \frac{1000 \text{ м}}{3600 \text{ с}} = \frac{5}{18} \text{ м/с} ]
Следовательно:
[ 30 \text{ км/ч} = 30 \times \frac{5}{18} \text{ м/с} = \frac{150}{18} \text{ м/с} = 8.\overline{3} \text{ м/с} ]
Время движения:
Время, затраченное на путь от A до B:
[ t_1 = \frac{S}{8.\overline{3}} \text{ секунд} ]
Время, затраченное на обратный путь от B до A:
[ t_2 = \frac{S}{5} \text{ секунд} ]
Общее время движения:
[ T_{\text{общ}} = t_1 + t_2 = \frac{S}{8.\overline{3}} + \frac{S}{5} ]
Приведем дроби к общему знаменателю:
[ T_{\text{общ}} = \frac{S \cdot 5 + S \cdot 8.\overline{3}}{8.\overline{3} \cdot 5} = \frac{5S + 8.\overline{3}S}{41.\overline{6}} = \frac{5S + \frac{25S}{3}}{\frac{125}{3}} = \frac{5S + 8.\overline{3}S}{41.\overline{6}} = \frac{15S + 25S}{125} = \frac{40S}{125} = \frac{8S}{25} \text{ секунд} ]
Общее расстояние:
Общее расстояние, пройденное велосипедистом, равно:
[ 2S ]
Средняя скорость:
Средняя скорость определяется как общее расстояние, делённое на общее время:
[ V_{\text{средн}} = \frac{2S}{\frac{8S}{25}} = \frac{2S \times 25}{8S} = \frac{50}{8} = 6.25 \text{ м/с} ]
Перевод средней скорости в км/ч:
[ V_{\text{средн}} = 6.25 \text{ м/с} \times \frac{18}{5} \text{ км/ч} = 22.5 \text{ км/ч} ]
Таким образом, средняя скорость велосипедиста за всё время движения составляет ( 22.5 ) км/ч.