§17 Неравномерное движение. Средняя скорость

Равномерное движение – большая редкость. Обычно скорость движущихся тел изменяется с течением времени.

Движение автомобиля замедляется при его приближении к светофору, а пешеход, спеша на автобус, ускоряет шаг. Часто пройденный путь состоит из отрезков, которые тело проходит с разной скоростью. Это движение называется неравномерным.

Неравномерное движение – движение, при котором тело проходит разные отрезки пути за равные промежутки времени (то есть движется с разной скоростью).

Пример:

Туристы прошли 12 километров за 3 часа и сделали привал на 1 час. Оставшиеся 9,6 километра туристы прошли за 2 часа. Надо найти их скорость на отдельных участках дороги и среднюю скорость на всём пути.

Весь путь туристов состоит из 3 частей: первая часть пути длилась 3 часа, вторая часть пути (отдых) длилась 1 час, а третья часть пути длилась 2 часа. Найдём скорость туристов на каждом отрезке пути.

Рисунок кота-туриста с рюкзаком который взбирается на гору, сидит у костра, сбегает с горы

υ_1=S_1/〖Δt〗_1 =(12 км)/(3 ч)=12 000м/(10 800 с)=1,11 м/с

υ_2=S_2/〖Δt〗_2 =(0 км)/(1 ч)=(0 м)/(3 600 с)=0 м/с

υ_3=S_3/〖Δt〗_3 =(9,6 км)/(2 ч)=(9 600 м)/(7 200 с)=1,33 м/с

Мы нашли мгновенные скорости (υ₁, υ₂, υ₃) туристов на отдельных участках.

Мгновенная скорость – скорость тела в данный момент времени.

Но, чтобы узнать скорость движения тела на всём пути, надо использовать понятие средней скорости. Средняя скорость – это скорость, которой обладало бы тело, если бы двигалось равномерно и преодолело бы такой же путь за то же время.

Чтобы её найти, нужно весь путь разделить на всё затраченное время.

Формула средней скорости для трёх участков пути с различной скоростью:

Определим среднюю скорость для рассматриваемого случая.

Обратите внимание: средняя скорость обозначается (в треугольных скобках) и измеряется в (метры в секунду).

Средняя скорость на всём пути не равна среднему арифметическому скоростей на отдельных участках пути:

Таким образом нельзя складывать скорости тела на разных участках пути и делить на их количество, чтобы найти среднюю скорость.

Графики неравномерного движения существенно отличаются от графиков равномерного; они строятся из отдельных отрезков, на которых тело имело постоянную скорость.

Чтобы найти среднюю скорость движения тела из графика υ(t), надо вычислить суммарную площадь фигур, ограниченных графиками и их перпендикулярами на ось Δt, и сложить их.

Вопросы:

1. Какое движение называют неравномерным?

2. Какую физическую величину используют для характеристики неравномерного движения?

3. Как найти среднюю скорость?

4. Какую величину называют мгновенной скоростью?

5. Какой вид имеет график пути для тела, которое ускоряется (замедляется)?