ПРЯМОЛІНІЙНИЙ НЕРІВНОМІРНИЙ РУХ. СЕРЕДНЯ ШВИДКІСТЬ НЕРІВНОМІРНОГО РУХУ
Роздiл 2 МЕХАНІЧНИЙ РУХ
&19. ПРЯМОЛІНІЙНИЙ НЕРІВНОМІРНИЙ РУХ. СЕРЕДНЯ ШВИДКІСТЬ НЕРІВНОМІРНОГО РУХУ
Більшість рухів у природі є нерівномірними. Наприклад, автобус, відходячи від зупинки, за однакові інтервали часу проїжджає дедалі більший шлях, а наближаючись до зупинки, – навпаки. Бігун, беручи участь у змаганнях, затрачає на подолання однакових за довжиною кіл різний час. Рух автобуса і бігуна – це приклади нерівномірного руху.
Під час нерівномірного руху тіло за однакові інтервали часу проходить неоднаковий шлях.
Якщо
Швидкості руху в природі, м/с
Таблиця 3
Равлик | 0,0014 | Звук у повітрі (при 0 °С) | 331 |
Муха | 5 | Місяць навколо Землі | 1000 |
Шпак | 20 | Земля навколо Сонця | 30 000 |
Страус | 22 | Світло у вакуумі | 300 000 000 |
Не всі вказані в таблиці 3 рухи є рівномірними.
Отже, під час нерівномірного руху тіла його швидкість може значно змінюватись у різних точках траєкторії, але для спрощення часто використовують поняття середньої швидкості нерівномірного руху на певній ділянці шляху або за певний час руху, умовно вважаючи його рівномірним.
Середню швидкість руху тіла визначають відношенням пройденого ним шляху до повного часу руху:
Де vc – середня швидкість руху тіла; l – весь пройдений тілом шлях; t – повний час руху тіла.
Звичайно, отримані при цьому значення середньої швидкості можуть не збігатися зі швидкістю руху тіла на окремих ділянках траєкторії. Під час нерівномірного руху тіло на одних ділянках має меншу швидкість, на інших – більшу. Наприклад, літак, починаючи зліт, збільшує свою швидкість, потім летить з певною сталою швидкістю, а перед посадкою зменшує швидкість руху.
Під час руху автомобіля або мотоцикла швидкість їх руху фіксується за допомогою спеціальних приладів – спідометрів, які бувають стрілочними (мал. 62, а) або цифровими (мал. 62, б).
Мал. 62
Це цікаво знати
Якщо рухатися рівномірно по прямій (швидкість руху вказано в дужках), то подорож до Місяця тривала б:
– пішки (5 км/год) – 8 років 280 днів;
– на велосипеді (30 км/год) – 1 рік 163 дні;
– на автомобілі (100 км/год) – 160 днів;
– на космічному кораблі (28 000 км/год) – 13 год 43 хв.
Один з наочних рухів людини – це хода. Швидкість рівномірного ходу (кроку) становить приблизно 1 м/с. Людина може бігти зі швидкістю 10-11 м/с. Наскільки інтенсивно повинні при цьому рухатися всі частини тіла! Яка взаємоузгодженість вимагається від цих рухів! І це не дивно, адже швидкість поширення нервових імпульсів по нейронах сягає 120 м/с. і з якою ж швидкістю повинна рухатися кров, яка постачає кисень в усі органи тіла людини? Кров виштовхується в аорту зі швидкістю 0,2 м/с. У міру руху по судинах швидкість руху її зменшується: у тонких капілярах вона рухається зі швидкістю всього лише 0,3 мм/с. Повільно переміщується їжа в кишечнику – 0,5 см/с.
За перший рік життя, коли людина росте найшвидше, її зріст збільшується приблизно на 25 см – тобто швидкість росту людини становить близько 10-8 м/с.
З кожним наступним роком ріст сповільнюється і до 25 років зовсім припиняється. Однак про те, що в організмі людини тривають процеси росту, нам нагадує ріст нігтів (2 мм/місяць = 10-9 м/с) і волосся (0,35 мм/добу = 4 ∙ 10-9 м/с).
ЗАПИТАННЯ ДО ВИВЧЕНОГО
1. Який рух називають нерівномірним? Наведіть приклади нерівномірного руху. / 2. Яку швидкість руху тіла мають на увазі, коли кажуть, що швидкість руху літака дорівнює 700 км/год?
3. Як визначити середню швидкість нерівномірного руху тіла?
4. Як визначити пройдений тілом шлях, знаючи швидкість і час його руху?
5. Як визначити час руху тіла, знаючи пройдений ним шлях і швидкість руху?
ЗАДАЧІ ТА ВПРАВИ
Розв’язуємо разом
1. Якщо велосипедист за перші 5 хв проїхав 1 км, а за наступні 10 хв – 2 км, то чи можна вважати такий рух рівномірним?
Відповідь: так, тому що велосипедист рухався з однаковою швидкістю – 0,2 км/хв.
2. Легковий автомобіль долає відстань 144 км за 2 год. Визначте швидкість руху автомобіля, вважаючи його рух рівномірним.
Розв’язання
Для обчислення швидкості руху автомобіля використаємо формулу
V = 
.
V = 144 км : 2 год = 72 км/год.
Щоб визначити швидкість у метрах за секунду, виразимо шлях у метрах, а час – у секундах: 144 км = 144 000 м; 2 год = 7200 с.
Тоді v – 144 000 м : 7200 с = 20 м/с.
Відповідь: швидкість руху автомобіля дорівнює 72 км/год, або 20 м/с.
Рівень А
37. Доповніть речення:
1) Зміну положення тіла відносно інших тіл із часом називають… рухом.
2) Тіло, відносно якого розглядається рух, називають… відліку.
3) … рухом називають такий рух, під час якого тіло за будь-які… інтервали часу проходить однакові шляхи.
38. З наведених речень виберіть ті, які є прикладами механічного руху: ластівка ловить комах у повітрі; світиться електрична лампа; вітер підняв угору аркуш паперу; пожовтіло листя дерев; заснула дитина.
39. Пасажир сидить у вагоні, що рухається. Відносно яких тіл пасажир перебуває у спокої: а) вагона; б) Землі; в) коліс вагона; г) інших пасажирів, які сидять нерухомо у вагоні?
40. Човен пливе по річці. Чому в тумані, коли не видно берегів, не можна вказати напрям руху човна?
Мал. 63
Мал. 64
41. Рухається чи перебуває в стані спокою автомобіль, зображений на малюнку 63?
42. Для транспортування зерна у сховищах, вугілля і руди – у шахтах, товарів у супермаркетах використовують стрічкові транспортери. У якому стані перебуває вугілля відносно стрічки транспортера? Відносно котків транспортера? Яка траєкторія руху окремих шматків вугілля?
43. Яку траєкторію описує моторний човен, що рухається по поверхні моря (мал. 64)?
44. Які рухи можна вважати рівномірними, а які – нерівномірними: рух ескалатора метро; рух літака по смузі летовища; рух електропоїзда від станції і на перегоні; рух автомобіля по шосе; падіння крапель дощу?
45. Автомобіль за 1 год проходить 60 км, за 30 хв – 30 км, за 15 хв – 15 км. Як рухається автомобіль?
46. Земля рухається навколо Сонця зі швидкістю 108 000 км/год (мал. 65). Виразіть цю швидкість у метрах за секунду. Яку відстань пройде Земля за півроку?
47. На прямолінійній ділянці шляху товарний поїзд рухається зі швидкістю 72 км/год, а пасажирський – 20 м/с. Чи однаково рухаються поїзди?
48. Кальмар (мал. 66) рухається подібно до ракети, із силою виштовхуючи воду, яку він набирає через рот, і тому його переміщення в товщі води досить швидке. Яку швидкість розвиває кальмар, якщо за 10 с він пропливає 160 м?
Мал. 65
Мал. 66
Мал. 67
49. З якою середньою швидкістю рухався автомобіль, якщо за 20 хв він проїхав по вулицях міста 12 км? Чому в цьому разі кажемо про середню швидкість автомобіля?
50. Яка ціна поділки шкали спідометра, зображеного на малюнку 67? Яку максимальну швидкість руху він може зафіксувати?
Рівень Б
51. У книжці “У зоряні світи” В. Бережного так описано вихід астронавта з космічного корабля для ремонту антени: “Диво дивне! Йому здалося, що ракета висить на одному місці, висить зовсім непорушно!.. Ну як же це так – ракета мчить зі швидкістю 12 кілометрів за секунду – тільки подумати! – а руху непомітно”. Чому астронавт не помічав руху ракети? У якому стані відносно ракети перебував астронавт?
52. На столі у вагоні поїзда, що рухається, лежить книжка. У русі чи в спокої перебуває книжка відносно: а) стола; б) рейок; в) моста через річку? Як зміняться відповіді на запитання, якщо поїзд стоятиме на станції?
53. Яка траєкторія руху кульки, випущеної з руки? Яка траєкторія цієї кульки, кинутої вертикально вгору?
54. Які з наведених рухів прямолінійні, а які – криволінійні: рух маятника годинника; рух ящика по дошці, поставленій під кутом до горизонту; рух вантажу по стрічці транспортера; рух поршня автомобільного двигуна; рух Землі навколо Сонця; рух космічного корабля, що летить у напрямі до Марса?
55. Який вигляд має траєкторія руху кінця стрілки годинника?
56. Трубка завдовжки 100 см наповнена водою. У ній може вільно рухатися бульбашка повітря. Швидкість руху бульбашки залежить від кута нахилу трубки. В одному випадку бульбашка проходить 10 см за 1 с, 20 см – за 2 с, 40 см – за 4 с, 60 см – за 6 с; у другому – 8 см за 2 с, 20 см – за 5 с, 85 см – за 25 с. У якому випадку рух бульбашки є рівномірним?
Мал. 68
Мал. 69
57. Розгляньте малюнки 68 і 69 та дайте відповіді на запитання:
1) Які види рухів ви спостерігаєте? Чим вони різняться?
2) Які траєкторії описують на малюнку 68 небесні об’єкти?
3) По якій траєкторії рухається велосипедист (мал. 69)? Чому він нахиляється під час руху?
4) Відносно яких тіл небесні об’єкти і велосипедист рухаються, а відносно яких – знаходяться у стані спокою?
5) Чому зображення велосипедиста чітке, а деталі велосипеда й іншого велосипедиста розмиті?
58. Автобус, рухаючись рівномірно, подолав 4,5 км за 5 хв, а легковий автомобіль – 300 м за 10 с. Який транспорт рухався швидше?
59. Визначте власну середню швидкість під час ходьби. Для цього пройдіть спокійним кроком 60 або 100 м і зафіксуйте час ходьби.
60. У 1985 р. на літаку “Вояджер” (мал. 70) уперше було здійснено політ навколо Землі без посадки і дозаправки пальним. Літак подолав відстань з крейсерською швидкістю 126 км/год. Протягом якого часу літак перебував у повітрі?
61. Перший космонавт Юрій Гагарін облетів Землю на космічному кораблі “Восток” (мал. 71) за 108 хв із середньою швидкістю 7,8 км/с. Який шлях подолав космічний корабель під час польоту?
Мал. 70
Мал. 71
Мал. 72
62. Знаючи середню довжину власного кроку, визначте швидкість вашого руху. Для цього полічіть, скільки кроків зробите протягом 1 хв.
63. Під час руху автомобіля стрілка спідометра займає стале положення на позначці 45 його шкали. Як рухається автомобіль у цьому випадку? У яких одиницях вимірює спідометр швидкість руху автомобіля?
64. Радіосигнали поширюються зі швидкістю 300 000 км/с. Через який час спостерігач на Землі прийме радіосигнал, який він послав на Місяць і який відбився від нього, якщо відстань до Місяця дорівнює 384 400 км?
65. Зі Львова у напрямі Києва виїхав вантажний автомобіль зі швидкістю 90 км/год, а легковий – 120 км/год. Побудуйте графіки залежності пройденого ними шляху від часу і швидкості руху від часу, якщо авто рухалися протягом 5 год.
66. За графіком руху тіла (мал. 72) визначте: 1) час руху тіла; 2) шлях, який пройшло тіло; 3) швидкість руху тіла на кожній з ділянок.
Побудуйте графік залежності швидкості руху тіла від часу руху.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)
Loading...