"Физика (в 2 частях)", Генденштейн Л.Э., Булатова А.А., Корнильев И.Н., Кошкина А.В.; под ред. Орлова В.А.
Неравномерное движение — это движение, при котором за одинаковые промежутки времени тело проходит разные расстояния. Поэтому его скорость изменяется: тело может разгоняться, тормозить или двигаться с переменной скоростью. Для всего движения находят среднюю скорость, а скорость в конкретный момент показывает спидометр. По графику пути от времени можно определить характер движения и сравнить скорости на разных участках.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Неравномерное движение — движение, при котором тело за равные промежутки времени проходит разные пути. Например, велосипедист за одну секунду может проехать 2 м, а за следующую — 4 м. Это понятие помогает понять, что скорость тела меняется.
Средняя скорость — физическая величина, равная отношению всего пройденного пути ко всему времени движения: vср = sвесь / tвесь. Она показывает, какой путь в среднем проходило тело за единицу времени на всём маршруте. Средняя скорость нужна, когда движение было разным на отдельных участках.
Мгновенная скорость — скорость тела в данный момент времени или в данной точке траектории. Она может быть больше или меньше средней скорости за весь путь. По мгновенной скорости можно описать состояние тела прямо сейчас.
Спидометр — прибор, показывающий мгновенную скорость движения. Его показание относится к конкретному моменту, а не ко всей поездке. Поэтому число на спидометре обычно не является средней скоростью маршрута.
При неравномерном движении скорость изменяется потому, что за одинаковые промежутки времени тело проходит неодинаковые расстояния. Если путь за каждую секунду увеличивается, тело разгоняется, а если уменьшается — тормозит. Значит, сравнение пройденных путей за равные времена позволяет обнаружить изменение скорости.
Среднюю скорость находят делением всего пути на всё время: vср = sвесь / tвесь. В числителе должен быть полный путь, а в знаменателе — время от начала до конца движения, включая все участки. Такой расчёт показывает общий результат движения, даже если на разных участках тело двигалось с разными скоростями.
Средняя скорость не всегда равна среднему арифметическому скоростей на отдельных участках. Простое сложение скоростей и деление на их число подходит только в специальных случаях, например при одинаковых временах движения на участках. Если времена различаются, скорость на длинном или длительном участке должна сильнее влиять на общий результат.
Мгновенная скорость описывает движение в конкретный момент, а средняя относится ко всему выбранному промежутку времени. Автомобиль может сначала иметь скорость 20 км/ч, затем 60 км/ч, а потом остановиться, поэтому показание спидометра постоянно меняется. Такое изменение мгновенной скорости отражает разгон, торможение или другие изменения движения.
На графике зависимости пути от времени скорость характеризует наклон линии. Прямая линия с постоянным наклоном означает равномерное движение, а изменение наклона показывает неравномерность. Чем круче участок графика, тем больший путь тело проходит за одно и то же время и тем выше его скорость.
| Признак | Равномерное движение | Неравномерное движение |
|---|---|---|
| Путь за равные промежутки времени | Одинаковый | Разный |
| Скорость | Постоянная | Изменяется |
| Средняя скорость | Совпадает с постоянной скоростью | Рассчитывается по всему пути и всему времени |
| График пути от времени | Прямая линия | Кривая или ломаная линия с изменяющимся наклоном |
| Пример | Движение поезда на прямом участке с постоянной скоростью | Разгон автомобиля или торможение велосипеда |
Таблица помогает быстро сопоставить главные признаки двух видов движения. При анализе конкретного случая сначала сравните пути за равные времена, затем определите, постоянна ли скорость. Для графика дополнительно оцените, меняется ли его наклон.
Автомобиль прошёл 120 км за 2 ч. Требуется найти его среднюю скорость. Поскольку дан весь путь и всё время, используем формулу средней скорости, а не показание спидометра в отдельный момент.
Ответ: средняя скорость автомобиля равна 60 км/ч. Это означает, что в среднем за каждый час движения автомобиль проходил 60 км.
Велосипедист проехал первые 6 км за 30 мин, а следующие 4 км — за 20 мин. Нужно определить среднюю скорость на всём пути. Здесь скорости участков различаются, поэтому сначала складываем пути и времена.
Ответ: средняя скорость велосипедиста равна 12 км/ч. Среднее арифметическое скоростей двух участков здесь не использовалось, потому что участки имели одинаковое время только в минутах? Нет: 30 и 20 мин различны.
По графику пути от времени нужно определить, где тело двигалось быстрее, какой участок был равномерным и чему равна средняя скорость за всё время. Для каждого прямого отрезка скорость равна отношению изменения пути к изменению времени. Сначала сравниваем наклоны, затем используем конечные значения графика.
Ответ: быстрее тело двигалось на самом крутом участке графика, а равномерно — на отрезке с постоянным наклоном. Численное значение средней скорости получают делением конечного пути на конечное время.
Иногда неравномерное движение путают с движением по криволинейной траектории. Но тело может двигаться неравномерно по прямой, разгоняясь или тормозя. Проверяйте не форму траектории, а пути, пройденные за равные времена.
Частая ошибка — находить среднюю скорость как среднее арифметическое скоростей участков. Так можно поступать не всегда, потому что участки могут иметь разные времена или длины. Надёжная проверка: сложите весь путь и всё время, а затем разделите первое на второе.
В формулу иногда подставляют путь или время только одного участка. Из-за этого получается скорость участка, а не всего движения. Перед вычислением подпишите величины словами «весь путь» и «всё время».
Километры могут смешать с секундами, а минуты — с часами. Тогда единица скорости окажется несогласованной с исходными данными и ответ будет неверным. До расчёта переведите величины в удобную общую систему, например километры и часы или метры и секунды.
Для изучения неравномерного движения нужны понятия механического движения, пути, времени и скорости. Также важно уметь переводить единицы измерения, например минуты в часы и километры в метры.
Эта тема помогает читать графики движения и рассчитывать путь, время и скорость. По наклону графика можно сравнивать движение на разных участках.
Средняя и мгновенная скорости понадобятся при изучении ускорения, движения транспорта и механики. Они позволяют описывать как всё движение целиком, так и состояние тела в отдельный момент.
Может ли движение по прямой быть неравномерным?
Да, форма траектории не определяет равномерность движения. Если тело движется по прямой, но за равные промежутки времени проходит разные пути, его движение является неравномерным.
Почему среднюю скорость нельзя всегда находить как среднее арифметическое скоростей?
Разные участки пути могут быть пройдены за разное время. Поэтому скорости нужно учитывать вместе с длительностью движения, а надёжная формула имеет вид vср = sвесь / tвесь.
Чем показание спидометра отличается от средней скорости?
Спидометр показывает мгновенную скорость автомобиля в данный момент. Средняя скорость характеризует всё движение и равна отношению общего пути ко всему времени.
Как определить по графику, на каком участке тело двигалось быстрее?
На графике пути от времени нужно сравнить наклоны участков. Чем круче участок, тем больше скорость тела.
Может ли тело двигаться неравномерно, если его направление не меняется?
Да. Например, автомобиль может ехать по прямой и при этом разгоняться или тормозить, то есть менять скорость.
1. Неравномерное движение
