"Естествознание. Введение в естественные науки", Введенский Э.Л., Плешаков А.А.
Движение тела определяют по изменению его положения относительно выбранного тела отсчёта. Чтобы описать движение, используют траекторию, путь и скорость. Траектория показывает линию движения, путь — её длину, а скорость — какой путь тело проходит за единицу времени. Знание этих понятий помогает сравнивать движения, определять их равномерность и решать практические задачи о поездках и перемещениях.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Механическое движение — изменение положения тела относительно других тел с течением времени. Чтобы заметить движение, сравнивают, где находится тело сейчас и где оно было раньше. Указывать, относительно чего ведётся наблюдение, нужно потому, что одно тело может двигаться относительно одного предмета и покоиться относительно другого.
Траектория — линия, по которой движется тело. Она может быть прямой, например у поезда на прямом участке пути, или кривой, например у мяча, брошенного под углом. Форма траектории помогает описать, каким именно является движение тела.
Путь — длина траектории, пройденная телом за время движения. Путь обозначают буквой s и измеряют в метрах, километрах, сантиметрах и других единицах длины. Это число показывает, какое расстояние тело прошло, а не форму линии его движения.
Скорость — величина, показывающая, какой путь тело проходит за единицу времени. Скорость обозначают буквой v, а её единицы измерения — метр в секунду (м/с) или километр в час (км/ч). Чем больше путь за одно и то же время, тем больше скорость.
Чтобы определить, движется ли тело, выбирают тело отсчёта и сравнивают положения наблюдаемого тела в разные моменты времени. Телом отсчёта может быть дом, дерево, дорога, автобус или любой другой предмет, относительно которого удобно вести наблюдение. Если положение меняется, тело движется, а если остаётся прежним, тело покоится относительно выбранного предмета.
Движение зависит от выбора тела отсчёта, потому что разные предметы сами могут двигаться друг относительно друга. Пассажир, сидящий в автобусе, не меняет положения относительно сиденья, поэтому покоится относительно автобуса. Но автобус едет по дороге, и положение пассажира относительно дороги меняется, значит, пассажир движется относительно дороги.
Форма траектории зависит от того, как направлено движение тела. Если тело движется всё время по одному прямому направлению, его траектория будет прямой, и такое движение называют прямолинейным. Если направление меняется, траектория становится кривой, а движение называют криволинейным.
При равномерном движении тело проходит равные пути за равные промежутки времени, потому что его скорость не меняется. При неравномерном движении за одинаковое время проходят разные пути: тело может разгоняться, замедляться или менять скорость. Скорость находят делением пути на время: v = s / t; из этой формулы получают s = v · t и t = s / v, если известны две другие величины.
| Признак | Равномерное движение | Неравномерное движение |
|---|---|---|
| Как меняется путь за равные промежутки времени | Проходятся равные пути | Проходятся разные пути |
| Как меняется скорость | Не изменяется | Изменяется |
| Пример движения | Движение эскалатора с постоянной скоростью | Разгон велосипеда после остановки |
| Как описать движение по пути и времени | За одинаковое время путь одинаков | За одинаковое время путь различается |
Сначала сравните пути, пройденные за одинаковые промежутки времени, а затем сделайте вывод о скорости. Если эти пути равны, движение равномерное; если различаются, оно неравномерное. В примерах из жизни скорость часто меняется, поэтому многие реальные движения являются неравномерными.
Условие: автобус проехал 12 км за 1 час. Нужно найти его скорость. Путь и время уже выражены в удобных для этой задачи единицах.
Ответ: скорость автобуса равна 12 км/ч. Это означает, что за один час автобус проходит 12 километров, если движется с такой же скоростью.
Условие: велосипедист движется со скоростью 4 м/с в течение 6 с. Требуется определить пройденный путь. Здесь известны скорость и время, поэтому используем формулу пути.
Ответ: велосипедист проедет 24 м. Такой результат означает, что при постоянной скорости за шесть секунд он преодолеет двадцать четыре метра.
Условие: пешеход прошёл 600 м за 10 минут, а затем ещё 900 м за 15 минут. Нужно найти среднюю скорость за весь путь, поэтому учитываем всё движение целиком. Нельзя просто сложить или усреднить скорости отдельных участков без учёта времени.
Ответ: средняя скорость пешехода равна 60 м/мин. Она описывает всё путешествие сразу, включая оба участка пути.
Первая ошибка — считать тело просто движущимся или неподвижным, не указывая тело отсчёта. Так происходит, когда забывают, что автобус, дорога и пассажир могут двигаться относительно друг друга. Проверьте себя: назовите предмет, относительно которого сравниваются положения.
Вторая ошибка — путать траекторию с путём. Траектория является линией движения, а путь — длиной этой линии, поэтому их нельзя считать одним и тем же. Для проверки спросите себя: нужно назвать форму линии или измерить её длину?
Третья ошибка — делить время на путь при вычислении скорости. Правильная формула имеет вид v = s / t, потому что скорость показывает путь, пройденный за единицу времени. Проверьте запись и единицы: у скорости должны получиться, например, м/с или км/ч.
Четвёртая ошибка — подставлять в формулу несогласованные единицы. Например, путь можно записать в метрах, а время — в часах, но тогда ответ будет неудобным и может оказаться неверным. Перед вычислением переведите величины в совместимые единицы, например километры и часы или метры и секунды.
Для изучения движения нужно уметь измерять длину и время, пользоваться метрами, километрами, секундами и часами. Также понадобятся навыки простого деления и умножения, поскольку путь, время и скорость связаны формулами. Если единицы записаны правильно, решение задачи становится намного понятнее.
Понятие скорости пригодится при дальнейшем изучении сил и движения тел. Оно встречается и в повседневных задачах: при расчёте времени поездки, расстояния до места или скорости транспорта. Поэтому умение работать с формулой помогает не только на уроках, но и в жизни.
Почему нужно указывать, относительно какого тела рассматривают движение?
Положение одного и того же тела может меняться относительно одного предмета и оставаться прежним относительно другого. Например, пассажир сидит неподвижно относительно автобуса, но движется относительно дороги.
Чем путь отличается от траектории?
Траектория — это линия, по которой движется тело. Путь — длина этой линии, пройденная телом за время движения.
Может ли тело двигаться относительно одного предмета и покоиться относительно другого?
Да, это возможно. Пассажир в движущемся автобусе покоится относительно сиденья, но движется относительно дороги и домов.
Как найти путь, если известны скорость и время?
Нужно скорость умножить на время: s = v · t. Перед вычислением проверьте, что единицы скорости и времени согласованы.
Как понять, равномерно ли движется тело?
При равномерном движении за равные промежутки времени тело проходит равные пути. Если за одинаковое время пути различаются, движение неравномерное.
§ 14. Движение тел
