В реальной жизни очень сложно встретить равномерное движения, так как с такой большой точностью объекты материального мира не могут передвигаться, да еще и долгий промежуток времени, поэтому обычно на практике используются более реальное физическое понятие, характеризующее движение определенного тела в пространстве и времени.
Неравномерное движение характеризуется тем, что тело может проходить одинаковый или разный путь за равные промежутки времени.
Для полного понимания этого вида механического движения вводится дополнительное понятие средней скорости.
Средняя скорость
Средняя скорость представляет собой физическую величину, которая равна отношению всего пути, пройденного телом, к полному времени движения.
Этот показатель рассматривается на определенном участке:
$\upsilon = \frac{\Delta S}{\Delta t}$
По данному определению средняя скорость является скалярной величиной, так как время и путь – скалярные величины.
Средняя скорость можно определять по уравнению перемещения:
$S=\upsilon t$
Средняя скорость в подобных случаях считается векторной величиной, так как она ее можно определить через отношение векторной величины к скалярной.
Средняя скорость перемещения и средняя скорость прохождения пути характеризуют одинаковое движение, однако являются различными величинами.
В процессе расчета средней скорости обычно допускается ошибка. Она состоит в том, что понятие средней скорости иногда заменяется средней арифметической скоростью тела. Этот недочет допускается на разных участках движения тела.
Средняя скорость тела не может определяться через среднее арифметическое значение. Для решения задач используется уравнение для средней скорости. По нему можно найти среднюю скорость тела на определенном участке. Для этого весь путь, который пройден телом, разделить на общее время движения.
Неизвестную величину $\upsilon$ можно выразить через другие. Их обозначают:
$L_0$ и $\Delta t_0$.
Получается формула, согласно которой идет поиск неизвестной величины:
$L_0 = 2 ∙ L$, а $\Delta t_0 = \Delta t_1 + \Delta t_2$.
При решении длинной цепочки уравнений можно прийти к изначальной версии поиска средней скорости тела на определенном участке.
При непрерывном движении также непрерывно изменяется скорость тела. Подобное движение рождает закономерность, при которой скорость в любой последующих точках траектории отличается от скорости объекта в предыдущей точке.
Мгновенная скорость
Мгновенной скоростью называют скорость в данный отрезок времени в определенной точке траектории.
Средняя скорость тела будет сильнее отличаться от мгновенной скорости в случаях, когда:
- она больше промежутка времени $\Delta t$;
- она меньше промежутка времени.
Мгновенная скорость – это физическая величина, которая равна отношению небольшого перемещения на определенном участке траектории или пройденного пути телом, к небольшому промежутку времени, за которое это перемещение совершалось.
Мгновенная скорость становится векторной величиной, когда речь идет о средней скорости перемещения.
Мгновенная скорость становится скалярной величиной, когда говорят о средней скорости прохождения пути.
При неравномерном движении изменение скорости тела происходит за равные промежутки времени на равную величину.
Равнопеременное движение тела возникает в момент, когда скорость объекта за любые равные промежутки времени изменяется на равную величину.
Виды неравномерного движения
При неравномерном движении постоянно меняется скорость тела. Различают основные виды неравномерного движения:
- движение по окружности;
- движение тела, брошенного вдаль;
- равноускоренное движение;
- равнозамедленное движение;
- равнопеременное движение
- неравнопеременное движение.
Скорость может изменяться по численному значению. Подобное движение также считают неравномерным. Особенным случаем неравномерного движения считают равноускоренное движение.
Неравнопеременным движением называют такое движение тела, когда скорость объекта за любые неравные промежутки времени не меняется на определенную величину.
Равнопеременное движение характеризуется возможностью увеличения или уменьшения скорости тела.
Равнозамедленным называют движение, когда скорость тела уменьшается. Равноускоренным называют движение, при котором скорость тела увеличивается.
Ускорение
Для неравномерного движения введена еще одна характеристика. Эта физическая величина называется ускорением.
Ускорением называют векторную физическую величину, равная отношению изменения скорости тела ко времени, когда это изменение происходило.
$a=\frac{\upsilon }{t}$
При равнопеременном движении нет зависимости ускорения от изменения скорости тела, а также от времени изменения этой скорости.
Ускорение показывает на количественное изменение скорости тела за определенную единицу времени.
Для того, чтобы получить единицу ускорения, необходимо в классическую формулу для ускорения подставить единицы скорости и времени.
В проекции на координатную ось 0X уравнение примет следующий вид:
$υx = υ0x + ax ∙ \Delta t$.
Если знать ускорение тела и его начальную скорость, можно заранее найти скорость в любой заданный момент времени.
Физическая величина, которая равна отношению пути, пройденного телом за конкретный промежуток времени, к длительности подобного промежутка, является средней путевой скоростью. Средняя путевая скорость выражается в виде:
- скалярной величины;
- неотрицательной величины.
Средняя скорость представлена в форме вектора. Она направлена туда, куда направлено перемещение тела за определенный промежуток времени.
Модуль средней скорости равняется средней путевой скорости в случаях, если тело все это время движется в одном направлении. Модуль средней скорости уменьшается к средней путевой скорости, если в процессе движения тело изменяет направление своего движения.
