Определение прямолинейного неравномерного движения: формулы скорости, примеры

Прямолинейное неравномерное движение – механическое движение, при котором объект за одинаковые промежутки времени может преодолевать разные отрезки пути, двигаясь по прямолинейной траектории.

Что такое мгновенная скорость

Изменение местоположения материального объекта, точки или предмета, происходящее по прямой линии, называют прямолинейным движением. Для примера можно назвать проезд поезда по прямому отрезку, самолета, движущегося по взлетной полосе, забег спортсмена на дистанцию 100 м. То же самое происходит, если нужно выдвинуть ящик из шкафа.

Вместе с тем скорость, расстояние и время оказывает влияние на вид прямолинейного движения. Оно классифицируется на:

• равномерное;
• равнопеременное;
• неравномерное;
• равноускоренное;
• равнозамедленное.

Скорость – это физическая величина. Она является одной из характеристик неравномерного движения. Бывает 2 видов – мгновенная и средняя. Нужно уметь правильно представлять ее изменения. Передвигаясь на машине, водитель каждую секунду может видеть ее колебания на измерительном приборе – спидометре. Вместе с тем, о мгновенном виде можно судить за ничтожно малый момент, гораздо меньший нежели секунда.

Мгновенная, как физическая векторная величина, представляет собой изменение функции в определенной точке, на настоящий момент. При прямолинейном неравномерном движении ее точка равняется тангенсу угла наклона касательной к траектории и оси абсцисс. Визуально это действие можно увидеть на графике.

Численный итог равен ее среднему показателю на исключительно малом промежутке. Для вычисления используют следующую формулу: v = Δs/Δt, где Δs – принимается за изменение положения вектора, Δt – за мгновенный отрезок времени.

Средняя скорость

Когда преодолеваются большие расстояния, не обязательно определять моментальную скорость. В такой ситуации она не актуальна. Как альтернатива вводится понятие средней скорости.  

Неверно думать, что получить ее можно, сложив несколько мгновенных, и разделив полученное число на их количество. Для примера, вычислим динамику автомобиля, движущегося по прямолинейному участку. Затем все пройденное расстояние разделим на два отрезка. Определим по отдельности и сложим v первого и второго, а полученное значение разделим на 2. Сравнив полученные данные с показателем всего пути, можем убедиться, что они будут разными.

Среднее значение – физический параметр, выражающий отношение пройденного объектом пути к показателю всего затраченного времени на релокацию по данному участку. Его величину найти просто:  Vср = S : t, где S – пройденная дистанция, а t – затраченное время. Единица измерения системы СИ – метр/секунду. Наряду с этим, показатели поезда или автомобиля определяются другими единицами – это километры в час.

В зависимости от того, по какой траектории перемещается точка, скорость может трактоваться как путевая или темп перемещения. В физике перемещение – есть вектор, проведенный из одной (начальной) точки до другой (конечной). А путь – длина траектории. Если тело движется не прямолинейно, то пройденная линия будет больше, чем переход из точки A в точку B.

В физике вектор ( v ) направлен в сторону перемещения. Он равен отношению v к моменту нахождения в пути. При чем, средний модуль равнозначен путевой, если неравномерное движение продолжается весь период, не меняя направления. Когда точка изменяет маршрут, v стремится к vср перемещения.

Неравномерное движение

Когда объект, передвигаясь прямо со средним темпом, за одинаковое промежутки проходит равные отрезки пути – такой вид прямолинейного движения называют равномерным.  Его показатели при этом пропорциональны перемещению, и обратно пропорциональны указанному времени. Найти перемещение можно с помощью следующей формулы: S = v * t, соответственно, v = S/t; t = S/v.

Прямолинейное равномерное движение – частный случай неравномерного. Оно возможно лишь на некотором отрезке пути. Так как через определенный промежуток времени движущийся предмет может менять направление и динамику. Равномерным, можно назвать вращение Земли вокруг Солнца, и то приблизительно. А многочисленные окружающие нас предметы движутся неравномерно.

Когда Vср меняется на разных по протяженности участках пути – движение считается прямолинейным неравномерным. Чтобы изучить происходящий процесс, нужно отследить траекторию  перемещения объекта. Для определения расстояния при неравномерном движении существует следующая формула: S = vср * t.

Наиболее простые примеры, демонстрирующие прямолинейное неравномерное движение:

• предмет, брошенный вдаль;
• колебание грузика пружинного маятника;
• скатывание шарика по наклонной плоскости;
• состояние свободного падения тела.

Такие действия, априори, не могут быть равномерными, так как изменяется скоростной режим объектов. Другим примером неравномерного прямолинейного движения можно считать остановившийся на перекрестке автомобиль, когда показатели его спидометра равны нулю. После нажатия водителем на педаль газа  машина будет ехать все быстрее, каждую следующую секунду. Городской автобус также передвигается неравномерно. Так как его прямолинейное движение состоит из разгона и торможения.

Предмет, брошенный с некоторой высоты вниз, совершает неравномерное движение. Под действием силы тяжести он будет падать все быстрее, пока не коснется земли.

Вид прямолинейного равнопеременного движения характеризуется тем что, на протяжении одинаковых отрезков  времени, нахождение предмета, объекта изменяется одинаково. Ускорение, по направлению и модулю остается постоянным. Движение подобного типа бывает равноускоренным или равнозамедленным.

Прямолинейное равноускоренное – это перемена местоположения точки с неизменным ускорением. Таким образом модуль v с ходом времени вырастает. Направление ускорения соответствует вектору пути. При равнозамедленном – v уменьшается, его направление изменяется на противоположную от ускорения сторону.

Ускорение –  физическая векторная величина a , показывающая насколько изменился темп какого-либо тела за 1 секунду. Ускорение направлено в ту же сторону, если динамика растет, и в противоположную, если она снижается.

Например – в начальный момент отсчета два автомобиля ехали с одинаковым темпом – 12 м/с. Спустя 2 секунды Vср. первого составила 15 м/с, а второго – 2 м/с, так как второй автомобиль тормозил. После вычислений среднее значение ускорения для первого автомобиля равно 1,5 м/с2. А для второго -5 м/с2. Отрицательное значение говорит о том, что его вектор противоположен оси координат. Модуль ускорения больше у второго автомобиля, поскольку его стремительность менялась быстрее за один и тот же период.

На протяжении многих лет считалось, что тяжелый предмет падает быстрее, чем легкий. При проведении опытов оказалось, что маленькая дробь и большое ядро достигают уровня земли почти одновременно. Но дробинка, по сравнению с легким перышком упадет быстрее, так как падение перышка замедляет сопротивление воздуха. Если провести опыт при условии безвоздушного пространства, то оба тела «приземлятся» в один момент.

Если статья вам пригодилась, пишите комментарии, задавайте вопросы. Поделитесь ею в социальных сетях, закрепите ее в закладках.