Равномерное и неравномерное движение. Скорость.

Рассмотрим движение автомобиля. Например, если автомобиль за каждую четверть часа (15 мин) проходит 20 км, за каждые полчаса (30 мин) — 40 км, за каждый час (60 мин) — 80 км и т. д., то говорят, что он движется равномерно.







Если тело за любые равные промежутки времени проходит равные пути, то его движение называют равномерным.

Равномерное движение встречается очень редко. Почти равномерно движется Земля вокруг Солнца, проходя приблизительно равные пути за одинаковое время, — за каждый год она делает ровно один оборот.

Практически никогда водителю автомобиля не удаётся поддерживать равномерность движения — по разным причинам приходится ехать то быстрее, то медленнее. Движение стрелок часов (минутной и часовой) только кажется равномерным, в чём легко убедиться, наблюдая за движением секундной стрелки. Она то движется, то останавливается. Точно так же движутся и две остальные стрелки, только медленно, и поэтому их рывков не видно. Неравномерным является также движение молекул газа. Они, ударяясь друг о друга, на какое-то мгновение останавливаются, затем снова разгоняются. При следующих столкновениях, уже с другими молекулами, они снова замедляют своё движение в пространстве.

Всё это примеры неравномерного движения. Так движется поезд, отходя от станции, проходя за одинаковые промежутки времени всё большие и большие пути. Лыжник или конькобежец проходят на соревнованиях равные пути за различное время. Так движутся взлетающий самолёт, открываемая дверь, падающая снежинка.

Если тело за равные промежутки времени проходит разные пути, то его движение называют неравномерным.

Скорость. Единицы скорости.

Мы часто говорим, что одни тела движутся быстрее, другие медленнее. Например, по шоссе шагает турист, мчится автомобиль, в воздухе летит самолёт. Допустим, что все они движутся равномерно, тем не менее движение этих тел будет отличаться.

Автомобиль движется быстрее пешехода, а самолёт быстрее автомобиля. В физике величиной, характеризующей быстроту движения тел, является скорость.

Предположим, что турист за 1 ч проходит 5 км, автомобиль 90 км, а самолёт пролетает 850 км. Тогда говорят, что скорость туриста 5 км в час, скорость автомобиля 90 км в час, а скорость самолёта 850 км в час.

Скорость при равномерном движении тела показывает, какой путь оно прошло в единицу времени.

Таким образом, используя понятие скорости, мы можем теперь сказать, что турист, автомобиль и самолёт движутся с различными скоростями.

При равномерном движении скорость тела остаётся постоянной.

Если велосипедист проезжает в течение 5 с путь, равный 25 м, то его скорость будет равна

.

Чтобы определить скорость при равномерном движении, надо путь, пройденный телом за какой-то промежуток времени, разделить на этот промежуток времени. Скорость обозначают буквой  v, путь — s, время — t.

Формула для нахождения скорости будет иметь вид:

Скорость тела при равномерном движении — это величина, равная отношению пути ко времени, за которое этот путь пройден.

В Международной системе (СИ) скорость измеряют в метрах в секунду (м/с).

Это значит, что за единицу скорости принимается скорость такого равномерного движения, при котором за 1 секунду тело проходит путь, равный 1 метру.

Скорость тела можно измерять также в километрах в час (км/ч); километрах в секунду (км/с); сантиметрах в секунду (см/с).

Пример. Поезд, двигаясь равномерно, за 2 ч проходит путь, равный 108 км. Вычислите скорость движения поезда.

Запишем условие задачи и решим её.

Выразим скорость поезда в единицах СИ, т. е. километры переведём в метры, а часы в секунды:

Ответ: v = 54 км/ч, или 15 м/с.

Таким образом, числовое значение скорости зависит от выбранной единицы.

Скорость, кроме числового значения, имеет и направление.

Если требуется узнать, где будет находиться через 2 ч самолёт, вылетевший из Владивостока, то необходимо знать не только значение его скорости, но и её направление.

Величины, которые, кроме числового значения (модуля), имеют ещё и направление, называют векторными.

Скорость — это векторная физическая величина.

Все векторные величины обозначают соответствующими буквами со стрелочкой. Например, скорость обозначается буквой  со стрелочкой, а её значение — модуль скорости той же буквой, но без стрелочки v.

На рисунках стрелкой показывают направление скорости, т. е. направление движения тела (рис. 37).

Некоторые физические величины не имеют  направления. Они характеризуются только числовым значением. Это путь, время, объём, длина и др. Они являются скалярными величинами. Если при движении тела его скорость изменяется от одного участка пути к другому, то такое движение является неравномерным.

Для  характеристики  неравномерного  движения тела вводят понятие средней скорости.

Например, поезд от Москвы до Санкт-Петербурга идёт со скоростью 80 км/ч. Какую скорость имеют в виду? Ведь скорость поезда на остановках равна нулю, после остановки — увеличивается, а перед следующей остановкой — уменьшается.

В данном случае поезд движется неравномерно, а значит, скорость, равная 80 км/ч, — это средняя скорость движения поезда.

Она определяется почти так же, как и скорость при равномерном движении.

Чтобы определить среднюю скорость тела при неравномерном движении, надо весь пройденный путь разделить на всё время движения:

.

Следует напомнить, что только при равномерном движении отношение – за любой промежуток времени будет постоянно.

Таблица 1.

При неравномерном движении тела средняя скорость характеризует движение тела за весь промежуток времени. Она не поясняет, как двигалось тело в различные моменты времени этого промежутка.

В таблице 1 приводятся средние скорости движения некоторых тел.

Средние скорости движения некоторых тел, скорость звука, радиоволн и света, м/с

Улитка 0,0014 Самолёт Ту-204 230
Черепаха 0,05 — 0,14 Звук в воздухе при 0 °С 332
Муха комнатная 5 Пуля автомата Калашникова (при вылете из ствола) 760
Пешеход                     1,3 Луна вокруг Земли 1000
Конькобежец             до 13 Молекула водорода (при 0 °С) 1693
Скворец 20 Молекула водорода (при 25 °С) 1770
Страус 22 Искусственный спутник Земли 8000
Скоростной поезд «Сапсан» 69 Земля вокруг Солнца 30 000
Автомобиль «Лада» 20 Свет и радиоволны Около 300 000 000

Домашнее задание:
I. Учить §§ 15 – 16
II. Ответить на вопросы:
1. Какое движение называют равномерным?
2. Какое движение называют неравномерным?
3. Приведите примеры неравномерного движения.

4. Что показывает скорость тела при равномерном движении?
5. По какой формуле определяют скорость тела, если известен его путь и время, за которое он пройден?
6. Какова единица измерения скорости в СИ?
7. Чем, кроме числового значения, характеризуется скорость тела?
8. Как определяют среднюю скорость при неравномерном движении?
III. Решить упражнение 3
1. Выразите скорости тел: 90 км/ч и 36 км/ч в м/с.
2. Поезд идёт со скоростью 72 км/ч. Выразите его скорость в м/с.
3. Гоночный автомобиль за 10 мин проезжает путь, равный 50 км. Определите его среднюю скорость.
4. Лучшие конькобежцы дистанцию 1500 м пробегают за 1 мин 52,5 с. С какой средней скоростью они проходят эту дистанцию?
5. Лыжник, спускаясь с горы, проходит 50 м за 5 с. Спустившись с горы и продолжая двигаться, он до полной остановки проходит ещё 30 м за 15 с. Найдите среднюю скорость лыжника за всё время движения.
IV. Выполнить задание на стр. 44 (по возможности)
Запустите игрушечный автомобиль и одновременно мелком на столе отмечайте путь, который пройдёт машинка через каждые 3 с. Сравните пройденные пути и сделайте вывод, как двигался автомобиль: равномерно или неравномерно.
V. Выполнить задание на стр. 49 (по возможности)
Найдите с помощью Интернета фамилии советских лётчиков, совершивших впервые в мире беспосадочный перелёт Москва — Северный полюс — США. Известно, что расстояние 8582 км они пролетели за 63 ч 16 мин. Определите, с какой скоростью летел самолёт.