• admin
  • Комментариев: 0
  • Просмотров: 7 959
  • 2-09-2015, 22:36

На цьому уроці ви дізнаєтеся, що таке рівномірний і нерівномірний рух, познайомитеся з новою фізичною величиною – швидкістю. Крім того, ви дізнаєтеся про те, які величини називаються векторними, і що швидкість – вектор.

Тема: Взаємодія тіл

Урок: Рівномірний та нерівномірний рух. Швидкість

1. Рівномірний і нерівномірний рухи

Розглянемо два приклади руху двох тел. Перше тіло – автомобіль, що рухається по прямій безлюдній вулиці. Друге – саночки, які, розганяючи, скочуються зі снігової гірки. Траєкторія обох тіл – це пряма лінія. З минулого уроку ви знаєте, що такий рух називається прямолінійним. Але в рухах автомобіля і саночек є відмінність. Автомобіль за рівні проміжки часу проходить однакові відрізки шляху. А саночки за рівні проміжки часу проходять всі великі і великі, то є різні відрізки шляху. Перший вид руху (рух автомобіля в нашому прикладі) називається рівномірним рухом. Другий вид руху (рух саночек в нашому прикладі) називається нерівномірним рухом.

Отже,

рівномірним називається такий рух, при якому за будь-які рівні проміжки часу тіло проходить однакові відрізки шляху.

Нерівномірним називається такий рух, при якому через рівні проміжки часу тіло проходить різні відрізки шляху.

Зверніть увагу на слова «будь-які рівні проміжки часу» у першому визначенні. Справа в тому, що іноді можна підібрати такі проміжки часу, за які тіло проходить однакові шляхи, але при цьому рух не буде рівномірним. Наприклад, кінець секундної стрілки годинника кожну секунду проходить однакові шляхи. Але це не буде рівномірним рухом, оскільки стрілка рухається стрибкоподібно, з зупинками.

Рис. 1. Приклад рівномірного руху. Кожну секунду цей автомобіль проходить шлях 50 метрів

Рис. 2. Приклад нерівномірного руху. Розганяючись, кожну секунду саночки проходять всі великі відрізки шляху

У наших прикладах тіла рухались прямолінійно. Але поняття рівномірного та нерівномірного руху в рівній мірі застосовні і для руху тіл по криволінійних траєкторіях.

2. Швидкість рівномірного руху

З поняттям швидкості ми стикаємося досить часто. З курсу математики ви прекрасно знайомі з цим поняттям, і вам легко розрахувати швидкість пішохода, який пройшов 5 кілометрів за 1,5 години. Для цього достатньо розділити шлях, пройдений пішоходом, на час, витрачений на проходження цього шляху. Звичайно, при цьому передбачається, що пішохід рухався рівномірно.

Швидкістю рівномірного руху називається фізичною величиною, чисельно дорівнює відношенню шляху, пройденого тілом, до часу, витраченому на проходження цього шляху.

Швидкість позначається буквою . Таким чином, формула для обчислення швидкості має вигляд:

У Міжнародній системі одиниць шлях, як і будь-яка довжина, що вимірюється в метрах, а час – у секундах. Отже, швидкість вимірюється в метрах за секунду.

У фізиці також дуже часто застосовують позасистемні одиниці вимірювання швидкості. Наприклад, автомобіль рухається зі швидкістю 72 кілометри на годину (км/год), швидкість світла у вакуумі 300 000 кілометрів на секунду (км/с), швидкість пішохода становить 80 метрів в хвилину (м/хв), а ось швидкість равлики всього лише 0,006 сантиметра в секунду (см/с).

Рис. 3. Швидкість можна вимірювати в різних позасистемних одиницях

Позасистемні одиниці виміру прийнято переводити в систему СІ. Розглянемо, як це робиться. Наприклад, щоб перевести кілометри в годину метри в секунду, потрібно згадати, що 1 км = 1000 м, 1 год = 3600 с. Тоді

Подібний переказ можна провести і з будь-якої іншої позасистемною одиницею вимірювання.

3. Швидкість – векторна величина

Можна сказати, де буде знаходитися автомобіль, якщо він рухався зі швидкістю 72 км/год протягом, наприклад, двох годин? Виявляється, немає. Адже для того, щоб визначити положення тіла в просторі, необхідно знати не тільки шлях, пройдений тілом, але і напрямок його руху. Автомобіль в нашому прикладі міг рухатися зі швидкістю 72 км/ч в будь-якому напрямку.

Вихід з положення можна знайти, якщо приписати швидкості не тільки чисельне значення (72 км/год), але і напрям (на північ, на південний захід, вздовж заданої осі Х, тощо).

Величини, для яких важливі не лише числові значення, але і напрямок, називаються векторними.

Отже, швидкість – векторна величина (вектор).

Розглянемо приклад. Два тіла рухаються назустріч один одному, одне зі швидкістю 10 м/с, інша зі швидкістю 30 м/с. Щоб зобразити це рух на малюнку, нам необхідно вибрати напрямок координатної осі, вздовж якої рухаються ці тіла (вісь Х). Зображати тіла можна умовно, наприклад, у вигляді квадратиків. Напрямки швидкості тіл вказують за допомогою стрілок. Стрілки дозволяють вказати, що тіла рухаються в протилежних напрямках. Крім того, на малюнку дотриманий масштаб: стрілка, що зображає швидкість другого тіла, в три рази довше, ніж зі стрілкою, що зображає швидкість першого тіла, оскільки чисельне значення швидкості другого тіла за умовою втричі більше.

Рис. 4. Зображення векторів швидкості двох тіл

Зверніть увагу на те, що, коли ми зображуємо символ швидкості поруч зі стрілкою, якій вказується її напрямок, то над буквою ставиться маленька стрілка:  . Ця стрілка говорить те, що мова йде про вектор швидкості (тобто зазначено і числове значення, і напрям швидкості). Поряд з числами 10 м/с і 30 м/с над символами швидкості стрілочки не зображені. Символ без стрілочки позначає чисельне значення вектора.

4. Підіб'ємо підсумки

Отже, механічний рух може бути рівномірним і нерівномірним. Характеристикою руху є швидкість. В випадку рівномірного руху для знаходження числового значення швидкості достатньо шлях, пройдений тілом, розділити на час проходження цього шляху. В системі СІ швидкість вимірюється в метрах в секунду, однак існує багато позасистемних одиниць швидкості. Крім числового значення, швидкість характеризується також напрямком. Тобто швидкість – векторна величина. Для позначення вектора швидкості над символом швидкості ставиться маленька стрілка. Для визначення чисельного значення швидкості така стрілка не ставиться.

 

Список літератури

1. Перышкин А. В. Фізика. 7 кл. – 14-е изд., стереотип. – М: Дрофа, 2010.

2. Перышкин А. В. Збірник задач з фізики, 7 – 9 кл.: 5-е изд., стереотип. – М: Видавництво «Іспит», 2010.

3. Лукашик в. І., Іванова О. В. Збірник задач з фізики для 7 – 9 класів загальноосвітніх установ. – 17-е изд. – М: Просвітництво, 2004.