Что такое равномерное движение и неравномерное движение

Равномерное и неравномерное движение

Содержание

В прошлом уроке мы дали определение механическому движению; узнали, что оно относительно; рассмотрели такие характеристики как траектория и путь.

Движение бывает прямолинейным и криволинейным. Но, как вы уже догадываетесь, у движения есть и другие важные характеристики. В данном уроке вы познакомитесь с определениями равномерного и неравномерного движения.

Равномерное движение

Рассмотрим две ситуации. В первой мы наблюдаем за автомобилем. Он движется по пустой прямой дороге.
Во второй ситуации мы видим, как ребенок скатывается на санках с горки. Что объединяет эти две ситуации?

В обоих случаях тела движутся по прямой линии, т.е. совершают прямолинейное движение. Но, если машина за каждую минуту проезжает по одному километру, то про санки мы не можем сказать то же самое.

Итак, машина за каждые 5 минут проедет 5 км, за каждые полчаса (30 мин) – 30 км, за каждый час (60 мин) – 60 км. В таком случае говорят, что тело движется равномерно.

Равномерное движение – это механическое движение, при котором тело за любые равные промежутки времени проходит равные пути.

При равномерном движении скорость не изменяется

Мы должны понимать, что в реальной жизни водителю не удастся поддерживать долгое время равномерность движения: на дороге возникают другие машины, светофоры, пешеходы.

Но что же тогда будет являться примером равномерного движения? Взгляните на рисунок 1.

Рисунок 1. Время полного оборота вокруг Солнца планет Солнечной системы.

Планеты движутся вокруг Солнца равномерно. Земля каждый раз делает полный оборот за 365 дней (1 год), Юпитер за 11 лет, Нептун за 165 и т.д.

Неравномерное движение

Вернемся к рассматриваемой ситуации с санками. Очевидно, что с течением времени, они проходят все большие и большие участки пути, т.е. движутся неравномерно, так как их скорость постоянно увеличивается.

Неравномерное движение – это движение, при котором тело за равные промежутки времени проходит разные пути.

Рассмотрим простой опыт, который поможет нам лучше разобраться с этим определением. На рисунке 2 изображена тележка с капельницей. Из капельницы каждую 1 секунду падает капля.

Когда тележка начинает двигаться под действием груза, к которому она привязана, мы видим, что расстояние между каплями неодинаково. Это означает, что тележка двигается неравномерно, т.е. проходит разные пути за равные промежутки времени.

Рисунок 2. Неравномерное движение на примере движения тележки с капельницей.

Неравномерное движение встречается гораздо чаще, чем равномерное. Реальное движение автомобиля в городе – пример неравномерного движения.

Поезд, отходя от станции, движется неравномерно, потому что за одинаковые промежутки времени проходит все большие и большие пути.

Рассмотрим следующий интересный пример. Если вы взгляните на механические часы, то вам может показаться, что минутная и часовая стрелки движутся равномерно. Но это не так, и вы легко можете убедиться в этом, взглянув на секундную стрелку. Она движется скачкообразно, с остановками – это неравномерное движение. Значит, минутная и часовая стрелки движутся так же, но медленно, поэтому их рывков не видно.

Источник

Механическое движение

Статья находится на проверке у методистов Skysmart.
Если вы заметили ошибку, сообщите об этом в онлайн-чат
(в правом нижнем углу экрана).

Механическое движение

Когда мы идем в школу или на работу, автобус подъезжает к остановке или сладкий корги гуляет с хозяином, мы имеем дело с механическим движением.

Механическим движением называется изменение положения тел в пространстве относительно других тел с течением времени.

«Относительно других тел» — очень важные слова в этом определении. Для описания движения нам нужны:

В совокупности эти три параметра образуют систему отсчета.

В механике есть такой раздел — кинематика. Он отвечает на вопрос, как движется тело. Дальше мы с помощью кинематики опишем разные виды механического движения. Не переключайтесь 😉

Прямолинейное равномерное движение

Движение по прямой, при котором тело проходит равные участки пути за равные промежутки времени называют прямолинейным равномерным. Это любое движение с постоянной скоростью.

Например, если у вас ограничение скорости на дороге 60 км/ч, и у вас нет никаких препятствий на пути — скорее всего, вы будете двигаться прямолинейно равномерно.

Мы можем охарактеризовать это движение следующими величинами.

Скалярные величины (определяются только значением)

Векторные величины (определяются значением и направлением)

Проецирование векторов

Векторное описание движения полезно, так как на одном чертеже всегда можно изобразить много разнообразных векторов и получить перед глазами наглядную «картину» движения.

Однако всякий раз использовать линейку и транспортир, чтобы производить действия с векторами, очень трудоёмко. Поэтому эти действия сводят к действиям с положительными и отрицательными числами — проекциями векторов.

Если вектор сонаправлен с осью, то его проекция равна длине вектора. А если вектор противоположно направлен оси — проекция численно равна длине вектора, но отрицательна. Если вектор перпендикулярен — его проекция равна нулю.

Скорость может определяться по вектору перемещения и пути, только это будут две разные характеристики.

Скорость — это векторная физическая величина, которая характеризует быстроту перемещения, а средняя путевая скорость — это отношение длины пути ко времени, за которое путь был пройден.

Скорость

→ →
V = S/t

→
V — скорость [м/с]
→
S — перемещение [м]
t — время [с]

Средняя путевая скорость

V ср.путевая = S/t

V ср.путевая — средняя путевая скорость [м/с]
S — путь [м]
t — время [с]

Задача

Найдите, с какой средней путевой скоростью должен двигаться автомобиль, если расстояние от Санкт-Петербурга до Великого Новгорода в 210 километров ему нужно пройти за 2,5 часа. Ответ дайте в км/ч.

Решение:

Возьмем формулу средней путевой скорости
V ср.путевая = S/t

Подставим значения:
V ср.путевая = 210/2,5 = 84 км/ч

Ответ: автомобиль будет двигаться со средней путевой скоростью равной 84 км/ч

Уравнение движения

Основной задачей механики является определение положения тела в данный момент времени. Для решения этой задачи помогает уравнение движения, то есть зависимость координаты тела от времени х = х(t).

Уравнение движения

x(t) = x0 + vxt

x(t) — искомая координата [м]
x0 — начальная координата [м]
vx — скорость тела в данный момент времени [м/с]
t — момент времени [с]

Если положительное направление оси ОХ противоположно направлению движения тела, то проекция скорости тела на ось ОХ отрицательна, скорость меньше нуля (v

Уравнение движения при движении против оси

x(t) — искомая координата [м]
x0 — начальная координата [м]
vx — скорость тела в данный момент времени [м/с]
t — момент времени [с]

Графики

Изменение любой величины можно описать графически. Вместо того, чтобы писать множество значений, можно просто начертить график — это проще.

В видео ниже разбираемся, как строить графики кинематических величин и зачем они нужны.

Прямолинейное равноускоренное движение

Чтобы разобраться с тем, что за тип движения в этом заголовке, нужно ввести новое понятие — ускорение.

Ускорение — векторная физическая величина, характеризующая быстроту изменения скорости. В международной системе единиц СИ измеряется в метрах, деленных на секунду в квадрате.

СИ — международная система единиц. «Перевести в СИ» означает перевод всех величин в метры, килограммы, секунды и другие единицы измерения без приставок. Исключение — килограмм с приставкой «кило».

Итак, прямолинейное движение — это движение с ускорением по прямой линии. Движение, при котором скорость тела меняется на равную величину за равные промежутки времени.

Уравнение движения и формула конечной скорости

Основная задача механики не поменялась по ходу текста — определение положения тела в данный момент времени. У равноускоренного движения в уравнении появляется ускорение.

Уравнение движения для равноускоренного движения

x(t) = x0 + v0xt + axt^2/2

x(t) — искомая координата [м]
x0 — начальная координата [м]
v0x — начальная скорость тела в данный момент времени [м/с]
t — время [с]
ax — ускорение [м/с^2]

Для этого процесса также важно уметь находить конечную скорость — решать задачки так проще. Конечная скорость находится по формуле:

Формула конечной скорости

→ →
v = v0 + at

→
v — конечная скорость тела [м/с]
v0 — начальная скорость тела [м/с]
t — время [с]
→
a — ускорение [м/с^2]

Задача

Найдите местоположение автобуса через 0,5 часа после начала движения, разогнавшегося до скорости 60 км/ч за 3 минуты.

Решение:

Сначала найдем ускорение автобуса. Его можно выразить из формулы конечной скорости:

Так как автобус двигался с места, v0 = 0. Значит
a = v/t

Время дано в минутах, переведем в часы, чтобы соотносилось с единицами измерения скорости.

3 минуты = 3/60 часа = 1/20 часа = 0,05 часа

Подставим значения:
a = v/t = 60/0,05 = 1200 км/ч^2
Теперь возьмем уравнение движения.
x(t) = x0 + v0xt + axt^2/2

Начальная координата равна нулю, начальная скорость, как мы уже выяснили — тоже. Значит уравнение примет вид:

Ускорение мы только что нашли, а вот время будет равно не 3 минутам, а 0,5 часа, так как нас просят найти координату в этот момент времени.

Подставим циферки:
x = 1200*0,5^2/2 = 1200*0,522= 150 км

Ответ: через полчаса координата автобуса будет равна 150 км.

Графики

Мы уже знаем, что такое графики функций и зачем они нужны. Для прямолинейного равноускоренного движения графики будут отличаться. Об этом — в видео ниже

Движение по вертикали

Движение по вертикали — это частный случай равноускоренного движения. Дело в том, что на Земле тела падают с одинаковым ускорением — ускорением свободного падения. Для Земли оно приблизительно равно 9,81 м/с^2, а в задачах мы и вовсе осмеливаемся округлять его до 10 (физики просто дерзкие).

Вообще в значении ускорения свободного падения для Земли очень много знаков после запятой. В школе обычно дают значение: g = 9,8 м/с2. В экзаменах ОГЭ и ЕГЭ в справочных данных дают g = 10 м/с2.

Частным случаем движения по вертикали (частным случаем частного случая, получается) считается свободное падение — это равноускоренное движение под действием силы тяжести, когда другие силы, действующие на тело, отсутствуют или пренебрежимо малы.

Помните о том, что свободное падение — это не всегда движение по вертикали. Если мы бросаем тело вверх, то начальная скорость, конечно же, будет.

Источник

Скорость тела. Равномерное и неравномерное движение

Урок 9. Физика 7 класс ФГОС

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Скорость тела. Равномерное и неравномерное движение»

Равномерное и неравномерное движение. Скорость тела

Важно не то место, которое мы занимаем,

а то направление, в котором мы движемся

Напомним, что прошлая тема была посвящена механическому движению. Механическое движение – это изменение положения тела относительно других тел с течением времени. В прошлой теме были рассмотрены различные примеры движения, такие как, движение самолета или автомобиля. Главный вывод с прошлой темы – это любое механическое движение относительно. Тело может двигаться по-разному, то есть, иметь прямую или кривую траекторию. Напомним, что траектория – это линия, по которой движется тело. Физическую величину, равную длине траектории, по которой двигалось тело, в течение данного промежутка времени называют путём. Однако ещё не говорилось об одной важной характеристике – о равномерности движения. Например, рассмотрим, движение самолета.

После того, как он поднялся на нужную высоту, самолёт каждый час проходит одинаковый путь (обычно это около 900 км). Он не делает остановки, не разгоняется и не тормозит. Такое движение называется равномерным. То есть, равномерное движение – это движение, при котором тело за любые равные промежутки времени проходит равные пути. Необходимо обратить внимание на слово «любые» в данном определении. То есть, для того, чтобы движение считалось равномерным, самолет должен проходить одинаковые пути не только каждый час, но и каждые полчаса, четверть часа, каждую минуту и так далее. Такое движение встречается очень редко.

Например, на проезжей части движение автомобиля почти никогда не является равномерным из-за того, что время от времени приходится тормозить или же опять набирать скорость, чтобы не столкнуться с другими автомобилями. В этом случае, конечно, автомобили проходят разные пути за одни и те же промежутки времени. Движение маятника тоже не является равномерным: ведь он на миг останавливается, а потом начинает двигаться в другую сторону.

Падающие снежинки, конечно, тоже двигаются неравномерно, особенно, в ветреную погоду. Таким образом, можно сказать, что неравномерное движение – это такое движение, при котором тело за равные промежутки времени проходит разные пути.

Помимо равномерности, движение характеризуется быстротой. Скажем, автомобиль движется значительно быстрее пешего путника. В то же время, самолет движется значительно быстрее, чем автомобиль. Поэтому, вводится величина, характеризующая быстроту движения – скорость. Рассмотрим сначала наиболее простой случай: равномерное движение. Допустим, путник за час пройдет 5 км, автомобиль проедет 80 км, а самолет пролетит 1000 км.

В таком случае можно сказать, что скорость путника составляет 5 км/ч, скорость автомобиля – 80 км/ч, а скорость самолета – 1000 км/ч. Поэтому, можно сказать, что путник, автомобиль и самолет движутся с различными скоростями. Иногда скорость можно измерять и в других единицах измерения. Например, нам известно, что за тридцать секунд мотоциклист проехал шестьсот метров. Это значит, что за каждую секунду он проезжал двадцать метров. Иными словами, скорость мотоциклиста равна 20 м/с. Как это вычислить? Необходимо разделить пройденный путь на промежуток времени, за который мотоциклист преодолел этот путь. Необходимо отметить, что этот способ годится, только если речь идет о равномерном движении. Итак, скорость тела при равномерном движении – это физическая величина, равная отношению пути ко времени, за которое этот путь пройден.

Скорость обозначается латинской буквой u. В системе СИ время измеряется в секундах, а скорость – в метрах в секунду (м/с).

[м/с]

Однако в повседневной жизни скорость чаще всего измеряют в километрах в час (км/ч). Поэтому, полезно научиться переводить метры в секунду в километры в час и наоборот. Итак, рассмотрим равномерное движение тела со скоростью 1 м/с. Это значит, что за 1 с оно пройдет 1 м. Поскольку в часе 3600 с, за час это тело пройдет в 3600 раз большее расстояние, чем за секунду. В то же время, в одном километре 1000 м, поэтому за единицу времени тело пройдет в 1000 раз меньше километров, чем метров. Таким образом, чтобы перевести м/с в км/ч, нужно м/с умножить на 3600 и разделить на 1000 (то есть, просто умножить на 3,6). Значит, чтобы наоборот, перевести км/ч в м/с, нужно км/ч разделить на 3,6.

Рассмотрим пример: если автомобиль, начиная движение от дерева, будет равномерно двигаться со скоростью 15 м/с, то, на каком расстоянии от дерева он окажется через 5 с? Если каждую секунду автомобиль проезжает 15 м, значит, за 5 с он проедет 75 м, а, значит, окажется на расстоянии 75 м от дерева. Но вот, справа или слева? Всё зависит от того, куда поедет автомобиль. У скорости, помимо числового значения, есть ещё и направление. То есть, скорость – это такая величина, которая характеризуется как числовым значением, так и направлением. Такие величины называются векторными. Все векторные величины обозначаются не просто буквой, а буквой со стрелочкой над ней.

Вектор скорости:

Если векторная величина записана только буквой (без стрелочки сверху), то, значит, речь идет только о числовом значении (это значение называется модулем).

Модуль скорости:

Итак, скорость – это векторная величина. А вот, например, путь или время можно охарактеризовать только числовыми значениями (они не имеют направления). Такие величины называются скалярными.

Таким образом, для векторных величин важно не только числовое значение, но и направление. Поэтому на рисунках всегда обозначают направление скорости с помощью стрелочек. Таким образом, зная модуль и направление скорости при равномерном движении, можно узнать, где окажется тело через тот или иной промежуток времени.

Теперь рассмотрим неравномерное движение. Для характеристики неравномерного движения тела вводится понятие средней скорости. Допустим, ученик дошёл от школы до дома пешком за 15 минут. Исходя из того, что от школы до дома 900 м, можно сказать, что ученик проходит 60 м/мин. Поскольку в минуте 60 с, скорость ученика составляет 1 м/с. Но, что это за скорость? Во время пути ученик мог останавливаться на светофорах, зайти в магазин, в какие-то периоды идти чуть медленнее или чуть быстрее. Поэтому, речь идет о средней скорости. То есть, ученик в среднем преодолевал один метр за одну секунду.

Итак, средняя скорость тела при неравномерном движении – это отношение пройденного пути к промежутку времени, за который этот путь пройден.

Если говорить проще, то чтобы найти среднюю скорость, нужно весь пройденный путь разделить на всё время движения. Скажем, если тело прошло четыре отрезка различной длины за различные промежутки времени, то для нахождения средней скорости нужно сумму длин отрезков разделить на суммарное время.

Рассмотрим еще один пример: велосипедист проехал 160 м за 20 с. Если разделить весь пройденный путь на всё время движения, то получим среднюю скорость – 8 м/с. Но эта скорость не говорит ничего о том, как двигался велосипедист: возможно, он разгонялся и снижал скорость, возможно, он ехал по прямой, или петлял. Средняя скорость лишь характеризует движение тела за весь промежуток времени.

В таблице указаны некоторые средние скорости в метрах в секунду.

Источник

Что такое равномерное движение и неравномерное движение

Движение тела может быть равномерным или неравномерным.

1. Что такое равномерное движение?

Если тело за любые равные промежутки времени проходит равные пути, то его движение называют равномерным.

В природе абсолютно равномерное движение встречается очень редко, так как в начале пути тело обычно разгоняется, а в конце тормозит.

Примерно равномерным можно считать движение Земля вокруг Солнца, ведь за каждый год Земля делает ровно один оборот.
Автомобиль может двигаться равномерно только на каком-то участке пути.
Считается, что молекула газа от одного соударения о другую молекулу до другого движется равномерно.
Примерно равномерно по окружности движется конец стрелки часов.

Для решения задач часто движение тела принимается условно равномерным (разгон и торможение тела не учитываются).

2. Что такое неравномерное движение?

Если тело за равные промежутки времени проходит разные пути, то его движение называют неравномерным.

Поезд, отходя от станции и ускоряя свое движение, проходит за одинаковые промежутки времени все большие и большие пути. Подходя к станции, он тормозит и проходит за одинаковые промежутки времени все меньшие пути.
Конькобежец от старта до финиша пробегает одинаковые отрезки пути за разное время.

3. Классический опыт с тележкой:

На тележке установлена капельница.

а). Равномерное движение тележки:
Капли падают через одинаковые промежутки времени, расстояние между каплями на бумаге равны между собой.
Тележка за одинаковые промежутки времени проходит равные пути.

б). Неравномерное движение тележки:
Капли падают через одинаковые промежутки времени, а расстояние между следами капель при движении тележки неравны.
Тележка за одинаковые промежутки времени проходит разные пути.

Источник

Равномерное и неравномерное движение

Всего получено оценок: 290.

Всего получено оценок: 290.

Механическим движением физического тела называется изменение его положения в пространстве относительно других тел с течением времени. Механика — это раздел физики, в котором изучаются различные варианты движения тел. Первая часть механики, описывающая геометрические свойства движения, не требующие учета действующих сил и масс тел, называется кинематикой. Для начала необходимо определиться с понятиями равномерного и неравномерного движения.

Относительность движения тела

Движение каждого тела можно рассматривать по отношению к другим телам. По отношению к разным телам данное тело будет совершать разные движения: пассажир, сидящий в самолете, относительно самолета покоится, но относительно Земли движется. В кинофильмах одно и тоже движение может быть снято и показано относительно разных тел: например, сначала в кадре будет поезд, движущийся на фоне тайги (движение относительно Земли), а в следующих кадрах, мы увидим в окне поезда мелькающие деревья (движение относительно вагона).

Можно сделать вывод: всякое движение, а также покой тела (как частный случай движения) относительны. Для ответа на вопрос, покоится тело или движется (и как именно движется), необходимо указать, относительно каких тел рассматривается движение данного тела.

Тела, относительно которых рассматривается данное движение, называют системой отсчета. Кроме этого в систему входят указание отсчета времени t₀ и используемая система координат (обычно декартова прямоугольная).

Равномерное движение

Линия, по которой движется точка тела, называется траекторией движения. Длина траектории называется пройденным путем и обозначается латинской буквой s.

Движение тела, когда все его точки движутся идентично, называется поступательным движением. Вид движения, при котором происходит вращение тела как целого, называется вращательным. Например, при движении автомобиля его кузов с пассажирами движутся поступательно, а колеса совершают вращательное движения относительно осей.

Среди разнообразных движений часто встречаются такие, при которых тело проходит равные отрезки пути за любые равные промежутки времени. Такой тип движения называется равномерным.

Рис. 1. Примеры равномерного движения.

Что такое скорость?

В различных равномерных движениях перемещение тел за одинаковые промежутки времени могут быть различными, а значит, одинаковые перемещения будут совершаться ими за разное время. Так, на прохождение одинакового расстояния автомобиль затратит меньше времени, чем велосипедист; турист пройдет за одну минуту примерно 100 м, пассажирский самолет пролетит за этот промежуток времени 15 км, а луч лазера за минуту продвинется на 18 миллионов км. Мы говорим: автомобиль движется быстрее туриста, самолет — быстрее автомобиля, а луч лазера — быстрее, чем самолет.

Чтобы количественно охарактеризовать это различие между равномерными движениями, вводится физическая величина – скорость движения v. Скоростью равномерного движения называют отношение длины пути s, пройденного телом, к промежутку времени Δt, за который этот путь пройден:

Зная скорость v равномерного движения, можно найти путь, пройденный за любой промежуток времени t, по формуле:

В свою очередь, зная путь s, пройденный телом при равномерном движении, и скорость v этого движения, можно найти время t, которое потребуется для прохождения этого пути по формуле:

В Международной системе единиц СИ время измеряется в секундах, путь (длина) — в метрах, а значит, скорость измеряется в м/с:

В астрономии применяют внесистемную единицу длины, в основе которой лежит скорость света. Эта единица называется световой год, то есть это путь проходимый светом за один год. Скорость света в вакууме равна 300 000 км/с, значит световой год равен примерно 9,46*10 12 км. Ближайшая к Земле звезда находится от нас на расстоянии 3,2 световых года.

Неравномерное движение

Неравномерным называется движение, при котором за равные промежутки времени тело проходит различные отрезки пути. Примеров неравномерного движения гораздо больше, чем равномерного:

При неравномерном движении нельзя говорить о какой-то определенной скорости, так как отношение пройденного пути к соответственному промежутку времени не одинаково для разных участков, как при равномерном движении. В этом случае вводится понятие средней скорости движения: средней скоростью v_ср движения на данном участке пути называется отношение длины s этого участка к промежутку времени t, за который этот участок пройден:

Следует обратить внимание, что в общем случае средняя скорость не равна среднему значению от средних скоростей на отдельных участках пути. В числителе формулы (6) стоит сумма всех отдельных участков пути, а в знаменателе полное, суммарное, время движения.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали, что механическое движение тел может быть равномерным или неравномерным. Характеристикой равномерного движения является физическая векторная величина, называемая скоростью. Для вычисления количественных показателей движения (путь, скорость, время) получены формулы равномерного и неравномерного движения (1), (2), (3), (5), (6). Эти первоначальные понятия из раздела кинематики, полученные в 7 классе, помогут в дальнейшем разобраться с более сложными, криволинейными движениями.

Источник

• ← Что такое равномерное движение и неравномерное движение в физике определение
• Что такое равномерное движение кратко →