11.2
Ein Auto fährt auf einer ebenen Straße, und seine Position ist jederzeit bekannt.
Um zu verstehen, wie schnell sich das Auto bewegt, wird seine Geschwindigkeit in kurzen Zeitintervallen analysiert.
Die Durchschnittsgeschwindigkeit vergleicht die zurückgelegte Strecke in einem bestimmten Zeitraum und gibt einen allgemeinen Eindruck davon, wie schnell sich das Auto zwischen zwei Momenten bewegt.
Sie wird auch als Steigung der Linie bezeichnet, die die beiden Positionen verbindet. Die durchschnittliche Geschwindigkeit beschreibt die Bewegung zwischen den Momenten, aber nicht zu einem Zeitpunkt.
Die momentane Geschwindigkeit erfasst dies, wenn es kein Intervall zur Messung von Veränderungen gibt.
Um die Momentangeschwindigkeit zu ermitteln, werden die Durchschnittsgeschwindigkeiten über Intervalle berechnet, die den Moment auf beiden Seiten umgeben und sich an diesem Punkt verengen.
Wenn diese Intervalle kürzer werden, pendeln sich die Durchschnittswerte allmählich in Richtung einer einzigen, konsistenten Zahl ein.
Dieses Verhalten führt zum Konzept eines Grenzwerts, d. h. des Werts, dem sich die Durchschnittsgeschwindigkeit nähert, wenn das Zeitintervall nahezu Null wird.
Dieser Grenzwert ist die momentane Geschwindigkeit – die genaue Geschwindigkeit des Autos zu diesem bestimmten Zeitpunkt.
Das Verständnis der Bewegung eines Objekts entlang einer Bahn erfordert die Unterscheidung zwischen Bewegung über einen Zeitraum und Bewegung zu einem…
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