Неравномерное движение в физике - формулы и определение с примерами

Содержание:

Неравномерное движение:

Наверняка вам случалось ехать на автобусе или автомобиле из одного города в другой. Вспомните: транспортное средство время от времени тормозит, останавливается, потом снова набирает скорость… Стрелка спидометра все время колеблется и только иногда замирает на месте. Можно ли назвать такое движение равномерным? Конечно, нет. А как называют такое движение? Как его описывают?

В повседневной жизни мы обычно имеем дело с неравномерным движением. Так, неравномерным является движение автобуса (рис. 11.1) и других транспортных средств, движение падающих тел, движение спортсменов на беговой дорожке. А еще вспомните, например, как катится мяч, как вы движетесь во время прогулки, на уроках физкультуры и т. д.

Неравномерное движение — это движение, при котором тело за равные интервалы времени проходит разный путь. Обратите внимание! При неравномерном движении значение скорости движения тела со временем изменяется. Попробуйте привести примеры неравномерного движения. Теперь мы можем классифицировать виды механического движения (см. таблицу): по форме траектории — прямолинейное, криволинейное; по характеру движения тела - равномерное, неравномерное

Вычисляем среднюю скорость движения тела

Предположим, что поезд прошел 150 км (расстояние между двумя станциями) за 2,5 ч. Если разделить 150 км на 2,5 ч, получим скорость движения поезда — 60 км/ч. Но ведь поезд двигался неравномерно! В таком случае говорят, что получена средняя скорость движения поезда (рис. 11.2).

Средняя скорость движения тела — это физическая величина, равная отношению всего пути l, который прошло тело, к интервалу времени t, за который этот путь пройден: Обратите внимание! В данном случае t — это сумма времени движения тела и времени, потраченного на возможные остановки.

График скорости неравномерного движения тела

Рассмотрим график скорости неравномерного движения некоторого тела (рис. 11.3) и определим: как двигалось тело; какой путь прошло тело за 25 с наблюдения; какой была средняя скорость движения тела на данном пути. По графику видим, что скорость движения тела в течение первых 15 с равномерно увеличивалась от 0 до 20 м/с. Чтобы вычислить путь, пройденный телом за это время, вспомним: числовое значение пути, который прошло тело, равно числовому значению площади фигуры под графиком скорости движения этого тела. Итак, определим площадь заштрихованного треугольника (рис. 11.4). Из рисунка видим, что площадь заштрихованного треугольника равна половине площади прямоугольника с «длиной» 20 м/с и «шириной» 15 с. Площадь прямоугольника, в свою очередь, равна произведению его длины и ширины. Таким образом, путь пройденный телом за 15 с, равен:

Следующий интервал времени с тело двигалось равномерно со скоростью поэтому путь пройденный телом за это время, равен: Весь путь l, пройденный телом за 25 с наблюдения, составил 350 м:

Зная весь путь l и все время t движения тела, найдем среднюю скорость его движения: График пути для данного движения приведен на рис. 11.5.

Обратите внимание! Путь не может уменьшаться, поэтому график пути либо поднимается, либо остается горизонтальным, но никогда не опускается.

• Заказать решение задач по физике

Пример

Полтора часа мальчик ехал на велосипеде со скоростью 20 км/ч. Потом велосипед сломался, и последний километр пути мальчик шел пешком. Какой была средняя скорость движения мальчика на всем пути, если пешком он шел полчаса? Анализ физической проблемы. Выполним пояснительный рисунок. Для определения средней скорости движения нужно найти путь, который преодолел мальчик, и время его движения. Время движения выражено в часах, путь — в километрах, поэтому среднюю скорость движения найдем в километрах в час.

Дано:

,,,

Найти:

Решение:

По определению:

Путь l, который преодолел мальчик, равен: где — путь, который он проехал на велосипеде; — путь, пройденный пешком. Все время, затраченное на путешествие:

Подставив выражения для l и t в формулу средней скорости движения, получим:

Проверим единицу, найдем значение искомой величины:

Анализ результатов. Мальчик ехал на велосипеде со скоростью 20 км/ч, шел пешком со скоростью найденная средняя скорость его движения меньше 20 км/ч и больше 2 км/ч. Результат правдоподобен.

Ответ:

Итоги:

Неравномерное движение — это движение, при котором тело за равные интервалы времени проходит разный путь. Виды механического движения: по форме траектории — прямолинейное и криволинейное; по зависимости скорости движения от времени — равномерное и неравномерное. Средняя скорость движения тела равна отношению всего пути, пройденного телом, к интервалу времени, за который этот путь пройден: