Краткий ответ:
Механическое движение — это изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени.
Равномерное движение — тело за любые равные промежутки времени проходит одинаковые пути, скорость постоянна.
Неравномерное движение — скорость меняется, поэтому за равные промежутки времени тело проходит разные пути.
Для равномерного движения: \(v=\dfrac{s}{t}\), \(s=vt\), \(t=\dfrac{s}{v}\).
Для неравномерного используют среднюю скорость:
\[
v_{\text{ср}}=\frac{s_{\text{весь}}}{t_{\text{всё}}}
\]
Конспект
1. Что нужно, чтобы описать движение
Движение относительно: одно и то же тело может покоиться относительно одного тела и двигаться относительно другого. Например, пассажир покоится относительно вагона, но движется относительно Земли.
Для описания движения нужна система отсчёта: тело отсчёта, система координат и часы.
Основные понятия:
- траектория — линия, по которой движется тело;
- путь \(s\) — длина траектории;
- перемещение — направленный отрезок из начального положения в конечное. Путь и перемещение — не одно и то же.
В СИ путь измеряется в метрах (м), время — в секундах (с), скорость — в метрах в секунду (м/с).
2. Равномерное движение
Равномерное движение — движение, при котором тело за любые равные промежутки времени проходит одинаковые пути. Скорость при таком движении постоянна.
Если движение прямолинейное, то скорость постоянна и по модулю, и по направлению.
Формулы: \[ v=\frac{s}{t}, \qquad s=vt, \qquad t=\frac{s}{v} \]
Графики:
- график \(s(t)\) — прямая линия, выходящая из начала координат;
- график \(v(t)\) — горизонтальная прямая.
Примеры: движение эскалатора, равномерное движение автомобиля по прямому шоссе с постоянной скоростью, движение конвейерной ленты.
3. Неравномерное движение
Неравномерное движение — движение, при котором скорость тела меняется. За равные промежутки времени тело проходит разные пути.
Примеры: разгон автомобиля, торможение, бег с меняющейся скоростью, падение тела.
Для характеристики всего движения используют среднюю скорость: \[ v_{\text{ср}}=\frac{s_1+s_2+\ldots}{t_1+t_2+\ldots} \] То есть весь путь делят на всё время движения.
Важно: среднюю скорость нельзя находить как среднее арифметическое скоростей на разных участках, если время движения на этих участках разное.
4. Сравнение
| Равномерное | Неравномерное | |
|---|---|---|
| Путь за равные интервалы времени | одинаковый | разный |
| Скорость | постоянна | меняется |
| Основная формула | \(v=\dfrac{s}{t}\) | \(v_{\text{ср}}=\dfrac{s_{\text{весь}}}{t_{\text{всё}}}\) |
| График \(s(t)\) | прямая | в общем случае не прямая |
5. Единицы скорости
\[ 1\ \text{м/с}=3{,}6\ \text{км/ч} \] \[ 1\ \text{км/ч}=\frac{1}{3{,}6}\ \text{м/с}\approx 0{,}28\ \text{м/с} \]
6. Проверка на примере
Равномерное движение: велосипедист за \(2\) ч проехал \(36\) км.
\[
v=\frac{36}{2}=18\ \text{км/ч}=5\ \text{м/с}
\]
Проверка: \(18\ \text{км/ч}=18\cdot\frac{1000}{3600}=5\ \text{м/с}\).
Неравномерное движение: тело прошло \(30\) м за \(5\) с, затем \(50\) м за \(10\) с.
Общий путь:
\[
s=30+50=80\ \text{м}
\]
Общее время:
\[
t=5+10=15\ \text{с}
\]
Средняя скорость:
\[
v_{\text{ср}}=\frac{80}{15}\approx5{,}3\ \text{м/с}
\]
Нельзя считать так: \(\dfrac{6+5}{2}=5{,}5\) м/с — это ошибка, потому что скорости действовали разное время.
7. Как решать задачи
- Запиши условие и переведи единицы в СИ.
- Определи, движение равномерное или неравномерное.
- Если равномерное — используй \(v=\frac{s}{t}\).
- Если неравномерное — найди весь путь и всё время, затем \(v_{\text{ср}}=\frac{s_{\text{весь}}}{t_{\text{всё}}}\).
- Проверь единицы и правдоподобность ответа.