>>> Перейти на мобильный размер сайта >>>

Учебник для 10 класса

ФИЗИКА

§ 1.4. Равномерное прямолинейное движение. Скорость

Самое простое движение — это равномерное движение по прямой. Для этого движения проще всего определить, что такое скорость.

Обратите внимание на слова «любые равные», относящиеся к промежуткам времени. Если точка за каждую минуту проходит по 1 м, то это еще не означает, что ее движение обязательно равномерное. Может быть и так, что за первую половину минуты точка проходит 20 см, за вторую половину минуты — 80 см, а в следующие интервалы времени по половине минуты она может пройти 60 и 40 см соответственно и т. д., т. е. движение является неравномерным. Для равномерного движения в данном случае необходимо, чтобы за мин было пройдено м, за мин — м, за . мин — м и т. д., т. е. за любые равные промежутки времени точка проходила равные расстояния.

Если мы знаем только, что автомобиль в данный момент времени находится в определенном месте на шоссе, то мы еще ничего не знаем о том, как он движется. Важной величиной, характеризующей движение тела, является его скорость. Со скоростью (быстротой движения тела) мы знакомы из повседневной жизни.

Черепаха перемещается с малой скоростью — примерно 0,5 км/ч, ее движение — символ медлительности (черепаший шаг). Человек перемещается быстрее: его скорость около 5 км/ч. Автомобиль движется быстрее человека (100 км/ч), а самолет еще быстрее (1000 км/ч). Самой большой скорости относительно Земли человек достигает с помощью космических ракет (около 11 км/с). Максимально возможная скорость — это скорость света в вакууме: 300 000 км/с.

Чем больше скорость, тем большее расстояние проходит тело за данный интервал времени. Скорость показывает, как быстро движется тело, т. е. как быстро с течением времени меняется его положение в пространстве по отношению к другим телам.

Несмотря на то что слово «скорость» давно стало для нас привычным, определить строго, что же такое скорость для произвольного движения, не так-то просто. Мы начнем с простого случая.

По-прежнему вначале будем считать, что точка (автомобиль на шоссе) движется прямолинейно. Пусть в момент времени t₁ точка имела координату x₁ а в момент времени t₂ ее координата стала равной х₂.

За интервал (или промежуток) времени t₂ - t₁ изменение координаты точки равно х₂ - x₁ (изменением любой величины, координаты в том числе, называют разность между значениями величины в конце и начале процесса изменения). Для интервала времени принято сокращенное обозначение Δt¹:

Δt = t₂ — t₁

для изменения координаты — Δх (рис. 1.7): Δх = х₂ - x₁

При равномерном прямолинейном движении координаты движущейся точки изменяются одинаково за любые равные промежутки времени.

Скоростью равномерного прямолинейного движения называется отношение изменения координаты тела (точки) Δх к промежутку времени Δt, за который это изменение координаты произошло².

Обозначим скорость через v_x. Тогда по определению имеем:

Индекс х около буквы v указывает, что рассматривается скорость точки вдоль оси X.

Скорость равномерного прямолинейного движения постоянна:

v_x = const³.

В самом деле, за любые равные интервалы времени изменения координат одинаковы. Поэтому одинаковы и отношения . Если уменьшить интервал времени в два раза, то и изменение координаты уменьшится тоже в два раза. Ведь за первую половину интервала тело проходит точно такое же расстояние, что и за вторую.

Обратите внимание на то, что скорость v_x может быть как положительной величиной, так и отрицательной.

Действительно, Δt = t₂ - t₁ всегда положительно (Δt > 0). Но изменение координаты Ах может быть как положительным (Δх > 0, если х₂ > х₁), так и отрицательным (Δx < 0, если х₂ < х₁).

Мы познакомились с очень важной физической величиной — скоростью. При равномерном прямолинейном движении скорость есть величина постоянная.

¹ Значок Δ (греческая буква «дельта») обозначает в формулах изменение, приращение, промежуток, интервал, отрезок. Соответственно Δt (читается: «дельта тэ») означает не произведение двух величин Δ и t, а промежуток времени.

² Точнее, эту величину, как мы увидим в дальнейшем, следует называть проекцией скорости на ось X.

³ От латинского слова constans — постоянный.