Фізика. Повторне видання. 7 клас. Бар’яхтар

§ 8. Рівномірний рух. Швидкість руху

Під час репортажів з автомобільних перегонів, у повідомленнях про погоду можна, наприклад, почути: «Швидкість руху автомобіля-переможця перед фінішем сягнула 250 кілометрів за годину»; «Швидкість вітру сягатиме 25 метрів за секунду» тощо. Що це означає? Як порівняти ці швидкості?

1. Який рух є рівномірним?

Слово «швидкість» ви знаєте змалку. Тому коли чуєте, що швидкість руху автомобіля становить 20 метрів за секунду, розумієте: щосекунди цей автомобіль долає відстань 20 м.

Поміркуйте, яку відстань подолає цей автомобіль за 10 секунд; за пів секунди; за 0,1 секунди.

Найімовірніше, ви відповіли так: за 10 с — 200 м, за пів секунди — 10 м, за 0,1 с — 2 м. І ці відповіді є правильними, якщо вважати, що за будь-які (малі або великі) рівні інтервали часу автомобіль долає однаковий шлях. Тобто, якщо рух автомобіля є рівномірним.

Рівномірний рух — це механічний рух, у ході якого за будь-які рівні інтервали часу тіло долає однаковий шлях.

Зверніть увагу на слова «будь-які рівні інтервали часу». Інколи тіло рухається нерівномірно, але можна дібрати такі рівні інтервали часу, за які воно долає однакову відстань. Наприклад, за кожні 30 с плавець пропливає доріжку в басейні (25 м), проте не можна стверджувати, що він рухається рівномірно, бо під час розвороту він сповільнює рух.

Безсумнівно, ви знаєте безліч схожих прикладів, тож вам залишилося тільки згадати їх. Невеличка підказка: гойдалка, гра в м'яч, подорож.

2. Який рух є рівномірним прямолінійним?

Якщо автомобіль рівномірно рухається прямолінійною ділянкою дороги, то за рівні інтервали часу він здійснює однакові переміщення (рис. 8.1), тобто долає однаковий шлях і не змінює напрямку свого руху. Такий рух називають рівномірним прямолінійним.

Рівномірний прямолінійний рух — це механічний рух, у ході якого за будь-які рівні інтервали часу тіло здійснює однакові переміщення.

Рівномірний прямолінійний рух — найпростіший вид руху, який у реальному житті зустрічається досить рідко. Прикладами такого руху можуть бути рух автомобіля на прямолінійній ділянці дороги (без розгону та гальмування), політ парашутиста через деякий час після розкриття парашута, рух комбайна під час жнив.

3. Як виміряти швидкість рівномірного руху?

Сподіваємося, вам неважко визначити швидкість рівномірного руху, наприклад, пішохода, який пройшов 30 м за 20 с: для цього слід шлях, який подолав пішохід (l = 30 м), поділити на час його руху (t = 20 c).

Швидкість рівномірного руху (v) — це фізична величина, що дорівнює відношенню шляху l, який подолало тіло, до інтервалу часу t, протягом якого цей шлях був подоланий:

Рис. 8.1. Автомобіль, який рухається рівномірно прямолінійно, за будь-які рівні інтервали часу здійснює однакові переміщення

Приладом для прямого вимірювання швидкості руху слугує спідометр.

Подивіться на спідометр, зображений на рисунку. Він має дві шкали. У яких одиницях він показує швидкість руху автомобіля? Якою є ця швидкість? Яка із зазначених одиниць швидкості є для вас зручнішою? Чи бачили ви спідометр, шкалу якого проградуйовано в м/с? Поміркуйте, чому навіть до цифрового спідометра обов'язково додають шкалу зі стрілкою.

ДОСЛІДЖЕННЯ

Що знадобиться: прозора пляшка шампуню або густої рідини для миття посуду.

Переверніть пляшку шампуню догори дном, потім знову переверніть і спостерігайте за рухом бульбашки повітря вгору. Запропонуйте спосіб вимірювання швидкості руху цієї бульбашки. Поміркуйте, як зміниться швидкість руху бульбашки у випадку змінення її розмірів.

Спробуйте спочатку оцінити результати, а потім перевірити свої прогнози експериментально.

Значення швидкості руху може бути подано не тільки в метрах за секунду, але й в інших одиницях.

Для порівняння швидкостей необхідно навчитися подавати швидкість руху, надану в одних одиницях, в інших одиницях. Як це зробити? Наведемо приклад.

Швидкість руху автомобіля — 36 км/год. Щоб подати її в метрах за секунду, згадаємо, що 1 год = 3600 с, а 1 км = 1000 м. Тоді:

Спробуйте подати в метрах за секунду швидкості руху ракетоносія та равлика.

Найскладніше подавати в інших одиницях швидкість руху, надану в метрах за секунду, але послідовність дій залишається тією самою.

Щоб швидкість руху, подану в метрах за секунду, подати в кілометрах за годину (і навпаки), можна скористатися схемою на рис. 8.2.

Рис. 8.2. Схема переведення швидкості руху, поданої в метрах за секунду, у швидкість, подану в кілометрах за годину, і навпаки

Швидкість руху — векторна величина: вона має не лише значення, а й напрямок. На рисунках напрямок швидкості руху тіла позначають стрілкою (див. рис. 8.1, 8.3). Якщо тіло рухається рівномірно прямолінійно, то значення і напрямок швидкості руху залишаються незмінними (див. рис. 8.1).

Якщо тіло рухається рівномірно криволінійною траєкторією, значення швидкості руху залишається незмінним, а напрямок увесь час змінюється (див. рис. 8.3).

Рис. 8.3. У ході криволінійного руху напрямок швидкості руху весь час змінюється

Розгляньте рисунок. Перенесіть у зошит траєкторію руху м'яча. Позначте напрямок швидкості руху м'яча в декількох точках траєкторії. У якій точці, на вашу думку, значення швидкості буде найбільшим? найменшим?

Рис. 8.4. Напрямок і значення швидкості руху залежать від того, де перебуває спостерігач

ЧИ ЗНАЄТЕ ВИ, ЩО...

Якщо ви рухаєтеся від джерела звуку зі швидкістю більше ніж 343 м/с, то ви не чутимете звуку від цього джерела. Швидкість звуку в повітрі (за температури 20 °С) дорівнює 343 м/с, тож він вас не дожене.

Рис. 8.5. Закривши пальцем символ шуканої величини (позначення шляху, часу або швидкості руху), отримаємо формулу для її визначення

4. Як визначити шлях і час руху тіла?

З курсу математики ви знаєте: якщо відомі швидкість і час руху тіла, то можна знайти шлях, який подолало тіло. Для цього слід швидкість руху помножити на час: l = vt, де l — шлях; v — швидкість руху; t — час руху із зазначеною швидкістю.

Інколи для знаходження шляху, швидкості або часу руху тіла зручно скористатися «чарівним трикутником» (рис. 8.5).

ПІДБИВАЄМО ПІДСУМКИ

Рівномірний рух — механічний рух, у ході якого за будь-які рівні інтервали часу тіло долає однаковий шлях. Траєкторія — довільна. Значення швидкості — не змінюється.

Швидкість рівномірного руху — фізична величина, що дорівнює відношенню шляху, який подолало тіло, до інтервалу часу, протягом якого цей шлях був подоланий:

Рівномірний прямолінійний рух — механічний рух, у ході якого за будь-які рівні інтервали часу тіло долає однакове переміщення.

Траєкторія — пряма лінія.

Значення швидкості — не змінюється.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Який рух називають рівномірним? 2. Який рух називають рівномірним прямолінійним? Наведіть приклади. 3. Як знайти швидкість рівномірного руху? 4. Назвіть одиниці швидкості руху. 5. Спідометри автомобілів проградуйовані в кілометрах за годину. Як швидкість, виміряну спідометром, подати в метрах за секунду? 6. Як визначити шлях, якщо відомі швидкість і час руху тіла? 7. Як визначити час руху тіла, якщо відомі шлях і швидкість?

ВПРАВА № 8

1. Стадо антилоп може досить довгий час зберігати швидкість руху 80 км/год. Який шлях подолає стадо за пів години?

2. Вважаючи рух плавців рівномірним (див. рисунок), визначте швидкість руху кожного з них.

3. Визначте, яка швидкість руху більша: 16 м/с чи 54 км/год.

4. Подайте в метрах за секунду: 18 км/год; 108 км/хв; 72 см/хв.

5. Подайте в кілометрах за годину: 2 м/с; 30 км/хв; 20 см/с.

6. В астрономії існує одиниця довжини світловий рік, яку застосовують для визначення міжзоряних відстаней. Один світловий рік дорівнює відстані, яку долає світло у вакуумі за 1 рік. Подайте цю відстань у кілометрах, вважаючи, що швидкість поширення світла у вакуумі дорівнює 300 000 км/с.

7. Скористайтесь додатковими джерелами інформації та підготуйте презентацію про швидкість руху в живій природі або про швидкість руху сучасних транспортних засобів. Зробіть коротке повідомлення.

Ключові терміни

Рівномірний рух • Рівномірний прямолінійний рух • Швидкість руху • Спідометр • Відносність швидкості руху