Пловець 1, що має швидкість "v", пропливає дистанцію, довжиною "L" , спочатку, в нерухомій воді озера, в обидва боки.Потім, такий самий пловець 2 / або й той самий, відпочивши/, з тією ж швидкістю "v", пливе таку саму дистанцію , довжиною "L" у річці, яка тече зі швидкістю "U".Спочатку проти, а потім, за течією води. Встановіть, на яку величину відрізнятиметься час (результат) 1 пловця у річці від результату такого ж 2 пловця у нерухомій воді озера, якщо "U"< "v". Записати співвідношення * Зображення без підпису

Vcp=весь путь / все время.

Vcp - это не среднее арифметическое разных скоростей, с которыми двигалось тело на участке.

Тело за данное время могло несколько раз менять скорость и двигаться с ней разное время.

Пример:

Добиралась на работу на троллейбусе. За полчаса он преодолевал 7 км. Т.е. его скорость составляла 14 км/ч.

Странно? Все видели, как едет троллейбус. Это около 50-60 км/ч. НО!

Это на перегоне между остановками. А при вычислении Vср надо учитывать, что он стоял под светофорами, на остановках. Вот и получилось.

Если же я возьму промежуток, где была и остановка и светофор, то средняя скорость на нем будет гораздо меньше Vcp на всем участке. Формула не позволяет определить время прохождения этого участка, пользуясь формулой  t=S/Vcp.  Так как это значение средней скорости на всем участке.

Аналогично на прогоне между остановками и без светофоров развиваемая скорость будет гораздо больше Vcp. И найти время прохождения это прогона, пользуясь значением Vcp для всего участка, невозможно.

Если брать именно половину участка, имеющего несколько остановок и много светофоров, то время будет гораздо больше, чем t=S/Vcp. А на первой половине участка, где были два прогона и только 1 светофор, время прохождения гораздо меньше, чем S/Vcp. Здесь промежуток S - половина всего участка.

Еще раз хочу подчеркнуть, что средняя скорость не среднее арифметическое скоростей, как поясняется смысл средней скорости на примере роста учащихся в классе.

Почему бы не представить себе аналогию. Предположим, что мы выстроили в шеренгу всех учеников некоторого класса по росту от самого высокого к самому низкому. Оказалось, что средний рост учеников в классе - 160см.

Но если мы поделим шеренгу пополам, то у "высокой" половины средний рост вовсе не обязательно будет 160см, как и у "низкой", а почти наверняка они обе будут отличаться в большую или меньшую сторону.

Единственное исключение - это только если прям вообще все ученики ровно 160 см, тогда можно делить как угодно, можно брать любое непустое подмножество этих учеников, и средний рост нашей выборки всегда будет равен среднему росту всех учеников. Но в общем случае такое утверждение неверно.

Для простоты моя аналогия используют дискретную величину, т.к. учеников конечное количество, мы чётко разделяем учеников между собой и не можем измерить рост половины ученика, например.

И хотя скорость - величина непрерывная, поскольку время и расстояние величины непрерывные (в рамках школьной физики), мы точно так же не можем взять произвольный участок пути (участок шеренги) и распространять на него среднюю скорость (средний рост), которая была замерена для всего пути (всей шеренги).

Исключением будет только, если мы гарантируем, что мгновенная скорость тела в каждый момент времени была равна средней скорости на всём пути (аналог класса с учениками одинакового роста, только для непрерывной величины), но в общем случае это работать не будет.

Кстати, если участок разбит на части, на каждой из которых известна средняя скорость, то это получается дискретная величина, тогда как скорость на всём участке - величина непрерывная. Это уже вроде бы лучше, чем если бы была известна средняя скорость только на всём участке целиком, более точно, но мы всё равно не можем в общем случае делать предположений по поводу исходной непрерывной величины. Потому что на каждом из таких кусков с известной средней скоростью мы возвращаемся к рассмотренному выше случаю.