Мгновенная скорость

Урок № 3.

Тема: Скорость движения и единицы скорости. Измерение скорости движения тела. Виды движения. Прямолинейное равномерное движение. Графики движения.

Для характеристики неравномерного движения вводится новая физическая величина – мгновенная скорость.

Определение: мгновенная скорость – это скорость тела в данный момент или в данной точке траектории.

Прибор, который показывает мгновенную скорость, есть на любом движущемся средстве: в автомобиле, поезде и т.д. Это прибор, который называется спидометр (от англ. – speed («скорость»)). Обращаем ваше внимание на то, что мгновенная скорость определяется как отношение перемещения ко времени, в течение которого это перемещение произошло. Но ведь это определение ничем не отличается от данного нами ранее определения скорости при РПД. Для более точного определения необходимо отметить, что промежуток времени и соответствующее ему перемещение берутся очень маленькими, стремящимися к нулю. Тогда скорость не успевает поменяться сильно, и мы можем пользоваться формулой, которую вводили ранее: .

Обратите внимание на рис. 1. х ₀ и х ₁ – это координаты вектора перемеще­ния. Если этот вектор будет очень маленьким, то и изменение скорости произойдет достаточно быстро. Это изменение в данном случае мы характеризу­ем изменением мгновенной скорости.

Рис. 1. К вопросу об определении мгновенной скорости

2. Рівномірний прямолінійний рух. Швидкість руху.

Найпростішим видом механічного руху є рівномірний прямолінійний рух. Це такий рух, під час якого тіло, рухаючись уздовж прямої, за будь-які

однакові інтервали часу здійснює однакові переміщення. Траєкторія такого руху – пряма лінія. Тому його можна описати зміною однієї з координат,

наприклад, х = x(t), як що систему відліку обрати так, щоб координатна вісь збігалася з напрямом руху.

З власного досвіду Ви неодноразово бачили перегони, наприклад, автомобільні. В перегонах виграє той водій, який за найменший час проїде певну відстань. Причому ця відстань (шлях) однакова для всіх гонщиків. Так чим же відрізняється рух автомобілів на перегонах, адже всі вони проходять певний шлях за деякий, різний для всіх, час. Тобто, можна сказати, що автомобілі проходять шлях з різною бистротою. Так ось, щоб якось охарактеризувати бистроту проходження фізичним тілом певного шляху ввели поняття швидкості.

Швидкість – це фізична величина, яка характеризує бистроту проходження автомобілем певного шляху, і чисельно дорівнює шляху, який проходить автомобіль за одиницю часу і визначається за формулою.

S – шлях, м

υ - швидкість, м/с

t – час, с

Оскільки в SI шлях вимірюється в метрах (м), а час – в секундах (с), то, виходячи з вищевказаної формули, швидкість визначається в метрах поділених на секунду: Отже, одиницею вимірювання швидкості є м/с.

Означення 1м/с – це така швидкість тіла, при якій тіло за 1 секунду пройде

шлях 1 метр.

Слідзауважити, що вищевказана формула справедлива лише для рівномірного руху.

Людина рухається зі швидкістю 1 м/с; літак летить зі швидкістю 410 км/год. В системі SI швидкість вимірюється в м/с. Але крім цієї одиниці вимірювання є й інші – позасистемні і, в деяких випадках, більш зручніші одиниці вимірювання. Однією з таких є кілометри за годину (км/год). Давайте розглянемо як перейти від км/год до м/с, враховуючи, що 1 км = 1000м, а 1 год = 3600 секунд, тоді

Отже, 1 м/с = 3.6 км/год

Рівномірним рухом називають такий рух, при якому тіло за рівні послідовні проміжки часу проходить однакові шляхи (тобто це рух з незмінною швидкістю).

Нерівномірним рухом називають такий рух, при якому тіло за рівні послідовні проміжки часу проходить різні шляхи (тобто це рух зі змінною швидкістю).

Машина червона рухалась рівномірно, а зелена та жовта рухалися нерівномірно.

Говорячи про середнє значення швидкості слід зауважити, що він носить суто фізичний, а не математичний зміст. Тобто середню швидкість не можна визначати, як середнє арифметичне швидкостей.

Середньою швидкістю нерівномірного руху називають таку швидкість рівномірного руху, при якій тіло за той самий шлях проходить той самий шлях, що й при нерівномірному. Середня швидкість визначається за формулою

Миттєва швидкість - дотичний до траєкторії вектор, що визначається за формулою:

де ds - нескінченно мале переміщення матеріальної точки; нескінченно малий проміжок часу, за який це переміщення здійснено. Це основна характеристика поступального руху тіла, що міститься в означенні імпульсу матеріальної точки:. Миттєву швидкість показує спідометр автомобіля.