Головна ⇒ 📌Фізика ⇒ РІВНОМІРНИЙ ПРЯМОЛІНІЙНИЙ РУХ. ШВИДКІСТЬ РІВНОМІРНОГО ПРЯМОЛІНІЙНОГО РУХУ

РІВНОМІРНИЙ ПРЯМОЛІНІЙНИЙ РУХ. ШВИДКІСТЬ РІВНОМІРНОГО ПРЯМОЛІНІЙНОГО РУХУ

Розділ 2 МЕХАНІЧНИЙ РУХ

& 17. РІВНОМІРНИЙ ПРЯМОЛІНІЙНИЙ РУХ. ШВИДКІСТЬ РІВНОМІРНОГО ПРЯМОЛІНІЙНОГО РУХУ

Рівномірний рух. Рухи різних тіл розрізняються не лише траєкторією й пройденим шляхом. Уявіть, що ви їдете в поїзді прямолінійною ділянкою залізничної колії. Повз вікна проносяться стовпи лінії електропередачі, встановлені на однакових відстанях один від одного. За годинником ви можете визначити проміжки часу, протягом яких поїзд долає відстань від одного стовпа до іншого. Якщо час, за який поїзд проходить шлях між будь-якими

двома сусідніми стовпами, однаковий, то говорять, що поїзд рухається рівномірно. Рівномірно можуть рухатися автомобіль на прямолінійній ділянці дороги, здійснюючи за будь-які однакові проміжки часу однакові переміщення (мал. 2.30), літак під час перельоту, теплохід у відкритому морі.

Рух, під час якого тіло за будь-які однакові проміжки часу здійснює однакові переміщення, називають прямолінійним рівномірним рухом.

Швидкість рівномірного руху. Ми часто користуємося порівняннями: “повільний, мов черепаха”, “швидкий, як олень”. На запитання: чим розрізняється рух пішохода, велосипедиста та мотоцикліста,

ви, напевне, відповісте: “Велосипедист рухається швидше за пішохода, а мотоцикліст – швидше за велосипедиста”. Неодноразово спостерігаючи за рухом цих тіл, ви помічали, що за один і той самий час велосипедист може подолати відстань у кілька разів більшу, ніж пішохід, а мотоцикліст – більшу, ніж велосипедист. Долаючи однаковий шлях, мотоцикліст витрачає менше часу, а пішохід – більше. Щоб за один і той самий час порівняти можливості тіл переміщуватися на більшу чи меншу відстань, визначають їх переміщення за одиницю часу (секунду, хвилину, годину).

Фізичну величину, яка дорівнює переміщенню, що його, рівномірно рухаючись, здійснює тіло за одиницю часу, називають швидкістю рівномірного руху.

Для тіла, що рухається увесь час прямолінійно і в одному й тому самому напрямку, модуль переміщення і пройдений тілом шлях рівні.

Якщо відомо переміщення тіла і час, протягом якого воно відбувалося, то швидкість можна знайти, поділивши переміщення на час. Наприклад, тіло перемістилося на 100 м за 20 с. Тоді щосекунди воно переміщувалося на 5 м, тобто

Швидкість = = = 5 .

Ви знаєте, що переміщення характеризується не тільки числовим значенням, а й напрямком. Швидкість теж визначає напрямок, у якому рухається тіло, тому вона є векторною величиною. Як векторну величину швидкість найчастіше позначають літерою або v (за першою літерою англійського слова velocity). Ураховуючи, що переміщення позначають а час – t, можна записати формулу для визначення швидкості:

Якщо у тексті мова йде лише про числове значення (модуль) векторної величини, то літеру записують звичайним шрифтом.

Щоб визначити числове значення швидкості рівномірного руху тіла, пройдений тілом шлях ділять на проміжок часу, за який цей шлях пройдено: v =

Під час рівномірного руху швидкість не змінюється. Рівномірний рух – це рух із сталою швидкістю.

За одиницею швидкості в СІ приймають швидкість такого рівномірного руху, під час якого тіло за 1 с здійснює переміщення 1м – метр за секунду. Цю одиницю швидкості записують так: 1 .

У практичній діяльності не завжди зручно користуватися одиницею швидкості 1 , тому застосовують й інші одиниці. Швидкості автомобіля, потяга, літака найчастіше вимірюють у кілометрах за годину планет, штучних супутників, міжпланетних станцій – у кілометрах за секунду а швидкість равлика зручніше вимірювати у сантиметрах за хвилину

На малюнках вектори швидкостей зображають у вигляді стрілок певної довжини, які вказують їхні напрямки. Довжина стрілки відповідає числовому значенню (модулю) вектора у певному масштабі. На мал. 2.31 наведено вектори, що відображують швидкості велосипедиста, автомобіля та літака, а поряд їх масштабні відрізки.

Мал. 2.31

У повсякденному житті, науці, техніці часто доводиться розв’язувати задачі на розрахунок різних фізичних величин, у тому числі й тих, які характеризують рухи різних тіл: автомобілів, літаків, космічних апаратів та ін. На уроках фізики ви теж будете розв’язувати задачі. їхня мета – навчитися застосовувати одержані знання в практичних ситуаціях. Кожна навчальна задача у спрощеному вигляді відображує ту чи іншу ситуацію, яка може постати перед людиною, і потребує певного вирішення.

Розглянемо такий приклад. Пішохід за 0,5 год пройшов шлях 1,8 км. Велосипедист цю саму відстань проїхав за 6 хв, а мотоцикліст – за 90 с. Визначити швидкості руху цих тіл. Хто з них рухався швидше (порівняти їхні швидкості)?

Проаналізуємо умову цієї задачі. З точки зору фізики у нас є три тіла, які, можливо, рухаються з різними швидкостями. Проміжки часу, протягом яких вони рухалися, – tn, tв, tx, а пройдений шлях однаковий: sn = – sв =sм = s.

Швидкості пішохода, велосипедиста та мотоцикліста позначимо відповідно vn, vв, vм. Тоді

Швидкість пішохода: vп = = = 3,6 ,

Швидкість велосипедиста : vв = = = 0,02 ,

Швидкість мотоцикліста: vм = = = 0,02 .

Якби ми не знали учасників руху, то за отриманими значеннями важко зорієнтуватися, швидкість якого з тіл більша, а якого менша.

Щоб порівнювати швидкості руху різних тіл, їх необхідно визначити в однакових одиницях. Тому, перш ніж приступити до розв’язування задачі, слід усі зазначені в її умові величини виразити в одиницях однієї системи (найчастіше СІ). У нашому випадку:

Sп = sв = sм = 1,8 км = 1,8 ∙ 1000 м = 1800 м.

Проміжки часу, протягом яких рухалися тіла відповідно є такими:

Tп = 0,5 год = 0,5 ∙ 3600 с = 1800 с,

Tв = 6 хв ∙ 60 с = 360 с, t = 90 с.

Щоб легше орієнтуватися в умовах задачі з фізики, її записують скорочено. Такий запис умови дає змогу виділити головні величини, які характеризують явища – рухи тіл.

У скороченому вигляді умова задачі має такий вигляд:

Tп = 0,5 год = 1800 с,

Tв = 6 хв = 360 с,

Tм = 90 с,

Sп = sв = sм = s = 1800 м

Тоді швидкості пішохода, велосипедиста і мотоцикліста матимуть такі значення:

Vп = ; vп = = 1 ;

Vв = ; vв = = 5 ;

Vм = ; vм = = 20 .

Vп – ?

Vв – ?

Vм – ?

Відповідь: vп = 1 ; vв = 5 ; vм = 20 .

Тепер одразу видно, що швидкість велосипедиста у 5 разів більша за швидкість пішохода, а мотоцикліст рухався в 4 рази швидше, ніж велосипедист.

Швидкість руху кораблів вимірюють у вузлах. Вузол – це швидкість, за якої відстань у 1852 м (морська миля) корабель проходить за 1 год. Ще давні море плавці, щоб не загубитися в океанських просторах, мали знати, яку відстань вони подолали, йдучи тим чи іншим курсом. Цю відстань можна було визначити, якщо відомі час і швидкість руху корабля. Для вимірювання швидкості використовували пристрій – лаг. Найпростіший лаг складався з дерев’яного бруса, до якого прив’язували довгу мотузку – лінь (лаглінь). На мотузці через однакові проміжки, що дорівнювали певній частині милі, зав’язували вузли. Скинувши за борт брус, відпускали лаглінь. Брус залишався на поверхні води, а корабель віддалявся від нього. Лінь розмотувалась, і за кількістю вузлів, що опинилися за кормою судна, через півхвилини або одну хвилину визначали швидкість корабля – кількість морських миль, яку він міг пройти за 1 год.

Вузол, як одиницю швидкості корабля, і в наш час використовують у судноплавстві.

ЗАПИТАННЯ ТА ЗАВДАННЯ

1. Який рух називають рівномірним прямолінійним рухом?

2. Яку фізичну величину називають швидкістю рівномірного руху?

3. Як визначити швидкість руху тіла, якщо відомі пройдений шлях і час руху?

4. Швидкість трактора становить 3 6 . Виразіть цю швидкість у метрах на секунду.

5. Мотоцикліст за 10 с долає 300 м. З якою швидкістю (у метрах на секунду) він рухався? Виразіть його швидкість у кілометрах на годину.