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.
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.
Рассмотрим, как меняется направление луча при переходе его из воздуха в воду. В воде скорость света меньше, чем в воздухе. Среда, в которой скорость распространения света меньше, является оптически более плотной средой.
Таким образом, оптическая плотность среды характеризуется различной скоростью распространения света.
Когда световой пучок падает на поверхность, разделяющую две прозрачные среды с разной оптической плотностью, например воздух и воду, то часть света отражается от этой поверхности, а другая часть проникает во вторую среду. При переходе из одной среды в другую луч света изменяет направление на границе этих сред. Это явление называется преломлением света (демонстрация).
Закон преломления света: Лучи падающий, преломлённый и перпендикуляр, проведённый к границе раздела двух сред в точке падения луча, лежат в одной плоскости.
Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух сред.
Различают два случая: первый – луч падает из менее плотной оптической среды более плотную. В этом случае Угол падения больше угла преломления (случай воздух – вода), во втором случае, когда луч падает из более плотной оптической среды в менее плотную, угол падения меньше по сравнению с углом преломления.
Данное явление приводи к эффекту изменения видимого расстояния до предметов. Так при переходе светового потока, вакуум – воздух (атмосфера), мы видим звёзды и Солнце выше их истинного расположения на небе.
При пропускании луча через стеклянную призму получается два перехода: первый воздух – стекло, второй стекло воздух. В результате луч при прохождении через призму отклоняется к основанию призмы.
Объяснение: