Неравномерное движение

Определение

Неравномерное движение – это движение, при котором тело за равные промежутки времени проходит неодинаковые расстояния, то есть его скорость изменяется.

Формула

v_ср = S / t

• v_ср — средняя скорость движения
• S — весь пройденный путь
• t — общее время, за которое этот путь был пройден

Единицы измерения: метры в секунду (м/с)

Как это устроено

При неравномерном движении скорость объекта не остаётся неизменной. Это значит, что за каждую секунду (или другой равный промежуток времени) тело может проходить разное расстояние. Например, если вы едете на машине, то при старте скорость будет расти, при торможении – уменьшаться, а на повороте может измениться направление. Из-за таких изменений невозможно описать движение одной постоянной скоростью. Поэтому для полного понимания неравномерного движения используют два ключевых понятия: средняя скорость, которая показывает, как быстро тело двигалось в среднем за весь путь, и мгновенная скорость, которая характеризует скорость тела в конкретный момент времени.

Откуда берутся изменения скорости

Изменение скорости при неравномерном движении всегда происходит из-за воздействия каких-либо сил на движущееся тело. Если на тело действует сила, например, сила тяги двигателя, сила трения, сила тяжести или сила сопротивления воздуха, она может изменить величину скорости (ускорить или замедлить) или её направление. Например, когда велосипедист начинает крутить педали сильнее, его скорость увеличивается, потому что он прикладывает большую силу. А когда он нажимает на тормоз, сила трения замедляет движение. Без действия сил скорость тела оставалась бы постоянной, это закон инерции.

Разница между средней и мгновенной скоростью

Мгновенная скорость – это скорость тела в конкретный, очень короткий момент времени. Её показывает спидометр автомобиля в данный момент. Средняя скорость – это общая пройденная дистанция, делённая на всё время, за которое эта дистанция была пройдена. Она не показывает, как быстро тело двигалось в каждый момент, а даёт общую оценку скорости за весь путь. Например, если вы проехали 100 км за 2 часа, ваша средняя скорость 50 км/ч, но при этом вы могли разгоняться до 90 км/ч и останавливаться на светофорах.

Как найти и применять

1. Определите, какой вид скорости нужно найти: среднюю или мгновенную.
2. Если нужна средняя скорость: измерьте или найдите общий пройденный путь (S).
3. Измерьте или найдите общее время (t), за которое был пройден путь S.
4. Разделите общий путь на общее время: v_ср = S / t.
5. Если нужна мгновенная скорость: найдите скорость в конкретный момент времени, используя показания приборов (спидометр) или график движения.

Разбор задач

Задача 1

Автомобиль проехал первые 60 км за 1 час, а следующие 90 км – за 1.5 часа. Определите среднюю скорость автомобиля на всём пути.

1. Найдем общий пройденный путь: S = 60 км + 90 км = 150 км. 2. Найдем общее время движения: t = 1 час + 1.5 часа = 2.5 часа. 3. Рассчитаем среднюю скорость: v_ср = S / t = 150 км / 2.5 часа = 60 км/ч.

Ответ: Средняя скорость автомобиля на всём пути составила 60 км/ч.

Где это встречается

• Езда на автомобиле — При движении автомобиля водитель постоянно меняет скорость, ускоряясь, замедляясь и поворачивая, что является примером неравномерного движения.
• Движение лифта — Лифт начинает движение с нуля, ускоряется, движется с некоторой скоростью, затем замедляется и останавливается, то есть его скорость постоянно меняется.
• Полёт самолёта — Самолёт разгоняется на взлётной полосе, набирает высоту, летит с крейсерской скоростью, затем снижается и тормозит при посадке – всё это примеры неравномерного движения.
• Бег человека — Спортсмен ускоряется на старте, может поддерживать определённую скорость, а затем замедляется к финишу, что является неравномерным движением.

Типичные ошибки

Не путать

• Равномерное движение — При равномерном движении скорость тела остаётся постоянной как по величине, так и по направлению. При неравномерном движении скорость меняется.
• Прямолинейное движение — Прямолинейное движение означает, что тело движется по прямой линии. Оно может быть как равномерным (скорость не меняется), так и неравномерным (скорость меняется). Неравномерное движение может быть как прямолинейным, так и криволинейным.
• Ускорение — Ускорение – это физическая величина, которая показывает, как быстро меняется скорость тела. Неравномерное движение – это сам процесс движения с изменяющейся скоростью, а ускорение – это причина или характеристика такого изменения.

Откуда взялось понятие

Понятия, связанные с описанием движения, включая равномерное и неравномерное, начали формироваться ещё в работах Аристотеля, но строгое математическое описание и развитие этих концепций, особенно с введением понятий мгновенной скорости и ускорения, было достигнуто Галилео Галилеем и Исааком Ньютоном в XVII веке.

Как запомнить

Неравномерное движение – это когда спидометр 'пляшет', а не стоит на месте.