Теория:
В природе равномерное движение встречается редко или на очень коротких перемещениях. Неравномерное движение встречается гораздо чаще равномерного.
Пример:
1. Яблоко падает с ветки дерева. Чем ближе к земле, тем выше скорость.
2. Футболист перемещается по футбольному полю во время матча. В процессе игры футболист может очень быстро бежать, или идти пешком, или стоять. В этом случае за равные промежутки времени футболистом совершаются различные перемещения.
2. Футболист перемещается по футбольному полю во время матча. В процессе игры футболист может очень быстро бежать, или идти пешком, или стоять. В этом случае за равные промежутки времени футболистом совершаются различные перемещения.
При сравнении пройденных телами путей, указанных в примерах, за одинаковые промежутки времени может оказаться, что они разные. Это проявление неравномерного движения.
Неравномерное движение — движение, при котором тело за любые равные промежутки проходит разные пути.
Пример:
автобус начинает отъезжать от остановки. За первую секунду, допустим, он проезжает \(2\) м, за следующую секунду — \(3\) м, а в последующие \(3\) секунды проезжает по \(5\) м.
Для описания неравномерного движения используют понятие средней путевой скорости как отношения пройденного пути к промежутку времени, в течение которого пройден путь:
,
где \(l\) — пройденный путь, \(t\) — время движения.
На основе предыдущего примера рассчитаем среднюю скорость автобуса.
Определяем время движения: \(t = 1~с + 1~с + 3~с = 5~с\).
Найдём пройденный путь: \(l = 2~м + 3~м + 15~м = 20~м\).
Подставляем в формулу расчёта средней скорости: \(м/с\).
Итак, средняя скорость автобуса составила \(4\) \(м/с\).
Второй величиной, описывающей неравномерное движение, является средняя скорость перемещения. Она равна отношению перемещения ко времени, в течение которого совершено перемещение:
,
где — перемещение, \(t\) — время совершения перемещения.
Рассмотрим движение тела из точки \(A\) в точку \(B\) (рис. \(1\)). Траектория \(AB\) является криволинейной.
Введём понятие «средняя скорость».
На рисунке \(1\) показаны вектора перемещений тела \(\Delta{\vec{r_3}}\), \(\Delta{\vec{r_2}}\) и \(\Delta{\vec{r_1}}\) за различные сокращающиеся промежутки времени \(\Delta{t_3}\), \(\Delta{t_2}\) и \(\Delta{t_1}\).
Рис. \(1\). Перемещения тела при криволинейном движении
Средняя скорость равна отношению перемещения за конечный промежуток времени:
.
Средняя скорость является векторной величиной:
- направление средней скорости находится согласно математической формуле определения данной физической величины (сравни математическое выражение \(\vec{a}\) \(=\) \(\frac{\vec{b}}{2}\) и формулу средней скорости):
— средняя скорость сонаправлена с вектором перемещения; - числовое значение средней скорости (модуль, проекции на координатные оси) определяется согласно геометрическим правилам работы с векторами;
- физические понятия отличаются от математических понятий наличием единиц измерения ([\(v_{ср}\)] \(=\) [\(\frac{м}{с}\)]).
Участки траектории \(AB\), \(AD\) и \(AE\) (рис. \(1\)) характеризуются, соответственно, средними скоростями:
\(\vec{v_{ср3}}\), \(\vec{v_{ср2}}\), \(\vec{v_{ср1}}\).
\(AB\) | \(AD\) | \(AE\) |
| \(\vec{v_{ср3}}\) \(=\) \(\frac{\Delta{\vec{r_3}}}{\Delta{t_3}}\) | \(\vec{v_{ср2}}\) \(=\) \(\frac{\Delta{\vec{r_2}}}{\Delta{t_2}}\) | \(\vec{v_{ср1}}\) \(=\) \(\frac{\Delta{\vec{r_1}}}{\Delta{t_1}}\) |
Мгновенная скорость — физическая величина, описывающая скорость движения объекта в конкретный момент времени.
Если уменьшать неограниченно промежуток времени \(\Delta{t}\), то быстрота движения тела характеризуется понятием «мгновенная скорость» (или «скорость»).
Математическая запись уменьшения промежутка времени: .
Физический смысл принципа уменьшения промежутка времени: на определённом этапе данной процедуры значения средней скорости будут приблизительно одинаковыми и определение физического понятия «средняя скорость» изменится на физическое понятие «мгновенная скорость».
Мгновенная скоростьявляется векторной величиной:
- вектор мгновенной скорости (далее — скорости) направлен по касательной к траектории в исследуемой точке (проверь, как на рисунке \(1\) «хорды — перемещения \(\Delta{\vec{r_3}}\), \(\Delta{\vec{r_2}}\) и \(\Delta{\vec{r_1}}\)» при уменьшении промежутков времени \(\Delta{t_3}\), \(\Delta{t_2}\) и \(\Delta{t_1}\) изображаются касательными, которые соответствуют векторам скоростей \(\vec{v_3}\), \(\vec{v_2}\), \(\vec{v_1}\)).
Спидометр — это устройство, которое используется для измерения скорости движения различных транспортных средств.
Он отображает, с какой скоростью автомобиль, мотоцикл или другой механизм движется в конкретный момент. Обычно спидометр располагается на панели приборов и может быть как аналоговым, с циферблатом и стрелкой, так и цифровым, где скорость представлена на экране.
Принципы работы спидометра могут варьироваться. В большинстве современных автомобилей используются механические или электронные датчики, которые фиксируют скорость вращения колёс и преобразуют эти данные в показания скорости, отображаемые водителю. Кроме того, спидометры могут включать в себя дополнительные функции, такие как одометр, регистрирующий общую дистанцию, или дальномер, указывающий расстояние до определённой цели.
Спидометр играет ключевую роль в управлении автомобилем, позволяя водителям контролировать свою скорость, следовать правилам дорожного движения и избегать штрафов за превышение предельных значений, что, в свою очередь, способствует общей безопасности на дороге.
Рис. \(2\). Спидометр
Источники:
Рис. 2. Спидометр. Лицензия Shutterstock. Дата обращения: 20.03.2025.