Рисунок 1. Графики равномерного движения. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Простейшим видом движения является равномерное движение. Его можно зафиксировать тогда, когда ускорение тела в любой момент времени будет равно нулю. Другими словами, равномерное движение представляют в виде определенного идеального положения тела, когда его скорость будет одной и той же в любой момент времени. При прохождении тела равных промежутков расстояния за одинаковые промежутки времени движение приобретает признаки равномерного прямолинейного передвижения. В реальной жизни подобные характеристики практически не встречаются.
Путь – длина траектории, по которой в течение определенного промежутка времени двигалось конкретное тело.
Перемещение – расстояние между начальной и конечной точкой траектории движения тела.
Путь и перемещение – это разные понятия, так как путь является скалярной величиной, а перемещение – векторной величиной. При этом модуль вектора перемещения равняется отрезку, соединяющего начальную и конечную точку траектории движения тела.
Скорость равномерного движения
Скоростью равномерного движения называют модуль вектора, который вычисляется по определенной формуле. Она гласит, что вектор будет равен отношению пути, который пройден телом, ко времени, затраченному на его прохождение.
При равномерном движении совпадает направление вектора скорости с направлением движения. Это правило необходимо учитывать при построении графика равномерного движения. Перемещение и путь при подобном движении будут иметь одинаковые значения.
К равномерному движению относят также состояние покоя. В этом случае тело проходит равные расстояния за одинаковые временные промежутки. В состоянии покоя все значения будут равны нулю. При равномерном движении пройденный путь складывается из следующих составных показателей:
- начальной координаты;
- произведения скорости тела на время движения.
Графики равномерного движения
При построении графика равномерного движения с изменением скорости во времени получится прямая, которая будет проходить параллельно линии оси абсцисс. Площадь получившегося прямоугольника равняется длине пути, который пройден телом за конкретное время. То есть площадь прямоугольника будет равна произведению всех его сторон.
После построения графика зависимости пройденного пути от времени, вычисляют скорость, с которой двигалось тело. В этом случае график имеет прямую линию, которая проведена из начала координат. Необходимым значением модуля вектора скорости станет тангенс угла наклона прямой по отношению к оси абсцисс. При составлении графика равномерного движения ось абсцисс является осью времени. Сильный наклон графика говорит о том, что скорость тела большая.
В физике используются следующие обозначения равномерного движения:
$v = const$
Оно показывает неизменность скорости, которая выражена в виде константы.
Равномерное движение проходит по:
- криволинейной траектории;
- прямолинейной траектории.
Равномерное движение описывают по формуле:
$s = s_0 + υt$
В такой формуле $s$ – этот путь, который прошло тело от начальной точки отсчета, $t$ – время тела в пути, а $s_0$ - значение пути в начальный момент времени.
Прямолинейное движение
Движение называют прямолинейным, если оно происходит по прямой линии.
Траектория прямолинейного движения – прямая линия. При скорости равномерного движения нет зависимости от времени, так как и в любой точке траектории она направлена аналогично перемещению тела. Иными словами, вектор перемещения совпадает по направлению с вектором скорости. Средняя скорость в любой промежуток времени равна мгновенной скорости.
$vcp = v$
Cкорость равномерного прямолинейного движения показывает значение перемещения материальной точки за единицу времени.
При таком движении полное ускорение выражается по формуле:
$a = aτ$
В международной системе измерений единицей ускорения является ускорение, при котором скорость тела за каждую секунду изменяется на 1 метр.
Равнопеременное движение
Частным случаем неравномерного движения тела является равномерное прямолинейное движение.
Равнопеременное движение представляет собой такое движение, когда скорость материальной точки изменяется одинаково за любые равные промежутки времени. Ускорение тела при равнопеременном движении остается на неизменном уровне по направлению и по модулю.
$a = const$
Равнопеременное движение бывает двух видов: равноускоренным и равнозамедленным.
Движение тела или материальной точки с положительным ускорением считается равноускоренным. При таком способе движения оно может совершать разгон с ускорением на неизменном уровне.
Движение тела с отрицательным ускорением называют равнозамедленным. При подобном виде движения тело замедляется на равномерном уровне.
Среднюю скорость переменного движения возможно определить делением перемещения тела на время, в течение которого это перемещение совершалось. Единицей измерения средней скорости является м/с.
Мгновенная скорость и ускорение
Скорость тела или материальной точки называют мгновенной, если она есть в конкретный момент времени или в заданной точке траектории движения. Это значение называют предельным, поскольку к нему стремится средняя скорость тела при бесконечном уменьшении промежутка времени. Его обозначают $Δt$.
Мгновенная скорость выражается по следующей формуле:
Рисунок 2. Мгновенная скорость. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Величина, которая определяет изменения в наборе скорости тела, называется ускорением. Это предельные значения величины и к ней стремится изменения скорости при бесконечном уменьшении промежутка времени $Δt$.
Перемещение при равномерном прямолинейном движении рассчитывается по формуле:
$Δx = υxt$
Величина $υx$ – проекция скорости на ось Х.
Отсюда следует, что закон равномерного прямолинейного движения имеет следующий вид:
$x = xo + υxt$
В начальный момент времени $xo = 0$, поэтому остальные значения приобретают вид:
$x = υxt$.
