§ 4. Скорость тела
при неравномерном движении
1. Равномерное движение встречается нечасто. Обычно механическое движение — это движение с изменяющейся скоростью. Движение, при котором скорость тела с течением времени изменяется, называют неравномерным.
Например, неравномерно движется транспорт. Автобус, начиная движение, увеличивает свою скорость; при торможении его скорость уменьшается. Падающие на поверхность Земли тела также движутся неравномерно: их скорость с течением времени возрастает.
При неравномерном движении координату тела уже нельзя определить по формуле x = х0 +ut, так как скорость движения не
является постоянной. Возникает вопрос, какая же величина характеризует быстроту изменения положения тела с течением времени при неравномерном движении? Такой величиной является средняя скорость.
Средней скоростью Vcp неравномерного движения называют физическую величину, равную отношению перемещения S тела ко времени t, за которое оно совершено.
Средняя скорость является векторной величиной. Для определения модуля средней скорости этой формулой можно воспользоваться лишь в том случае, когда тело движется вдоль прямой в одну сторону. Во всех остальных случаях эта формула непригодна.
Рассмотрим пример. Необходимо рассчитать время прибытия электрички на каждую станцию по пути следования. При этом ее движение не является прямолинейным. Если рассчитывать модуль средней скорости на участке между двумя станциями, пользуясь приведенной формулой, то полученное значение будет отличаться от значения средней скорости, с которым двигалась электричка, поскольку модуль вектора перемещения меньше пройденного электричкой пути. А средняя скорость движения этой электрички из начального пункта до конечного пункта и обратно в соответствии с приведенной формулой и вовсе равна нулю.
На практике при определении средней скорости пользуются величиной, равной отношению пути I ко времени T, за которое этот путь пройден:
Ее часто называют средней путевой скоростью.
2. Зная среднюю скорость тела на каком-либо участке траектории, нельзя определить его положение в любой момент времени. Предположим, что автомобиль проехал путь 300 км за 6 ч. Средняя скорость его движения будет 50 км/ч, т. е. в среднем за каждый час автомобиль проезжал по 50 км. Однако при этом он мог какое-то время стоять, какое-то время двигаться со скоростью 70 км/ч, какое-то время — со скоростью 20 км/ч и т. п.
Очевидно, что, зная среднюю скорость движения автомобиля за 6 ч, мы не можем определить его положение через 1 ч, через 2 ч, через 3 ч и т. п.
3. При движении тело проходит последовательно все точки траектории. В каждой точке оно находится в определенные моменты времени и имеет какую-то скорость.
Мгновенной скоростью называют скорость тела в данный момент времени или в данной точке траектории.
Предположим, что тело совершает неравномерное прямолинейное движение. Определим скорость движения этого тела в точке О его траектории (рис. 21). Выделим на траектории участок АВ, внутри которо
го находится точка О. Перемещение S1 на этом участке тело совершило за время T1. Средняя скорость движения на этом участке —
Vср 1
Уменьшим перемещение тела. Пусть оно равно S2, а время дви-
жения — T2г. Тогда средняя скорость тела за это время: V cp 2 = 2/t • Еще уменьшим перемещение, средняя скорость на этом участке:
VсрЗ
Будем и дальше уменьшать время движения тела и соответственно его перемещение. В конце концов перемещение и время станут такими маленькими, что прибор, например спидометр в машине, перестанет фиксировать изменение скорости и движение за этот малый промежуток времени можно будет считать равномерным. Средняя скорость на этом участке и есть мгновенная скорость тела в точке О.
Таким образом,
мгновенная скорость — векторная физическая величина, равная отношению малого перемещения Ав к малому промежутку времени М, за которое это перемещение совершено.

Комментарии запрещены.

Навигация по записям