Фізика. 7 клас. Головко

§ 10. Рівномірний прямолінійний рух

• Рівномірний прямолінійний рух
• Швидкість руху тіла
• Вимірювання швидкості руху тіла
• Швидкість руху тіла - величина відносна

Рівномірний прямолінійний рух. Серед безлічі різноманітних механічних рухів виділяють рух по прямій, а серед множини прямолінійних рухів - рівномірний рух. Такий рух найпростіший і його просто описати.

Рівномірний прямолінійний рух - рух, під час якого тіло за будь-які однакові інтервали часу здійснює однакові переміщення (проходить однакові відстані вздовж прямої).

Наприклад, якщо тіло за першу секунду від початку спостереження за його рухом проходить 10 м, за кожну наступну також по 10 м, за кожну половину секунди - 5 м, за кожну п’яту частину секунди - 2 м, то тіло рухається рівномірно.

Прикладом рівномірного руху, що спостерігається у природі, є рух точки земної поверхні при добовому обертанні, кінець стрілки годинника по циферблату. Прямолінійний рівномірний рух у природі зустрічається досить рідко, прикладом такого руху можна вважати рух потяга на довгому й рівному відрізку дороги (рівномірність цього руху можна встановити, прислухавшись до стуків при ударі коліс об стики рейок).

Швидкість руху тіла. Коли тіло рухається, то за певний час воно проходить деякий шлях. Для різних рухомих тіл (рис. 2.13) цей шлях може бути різним. Пішохід за дві години пройде 10 км, а автомобіль за цей самий час проїде 200 км. Порівнюючи рух пішохода й автомобіля, кажуть, що автомобіль рухається швидше за пішохода.

Рис. 2.13. Тіла рухаються з різними швидкостями

Для порівняння стрімкості руху різних тіл у фізиці використовують таку характеристику руху, як швидкість.

Швидкість руху - це фізична величина, що характеризує механічний рух тіла та визначається відношенням пройденого шляху до інтервалу часу його руху.

Позначається малою латинською літерою v. Дане позначення походить від початкової літери латинського слова velocitas - швидкість. Знайоме вам слово «велосипед» походить від слів velox - швидкий і pedes - ноги.

За одиницю швидкості у Міжнародній системі одиниць (СІ) прийнята швидкість рівномірного прямолінійного руху, при якому тіло здійснює переміщення 1 м за 1 с.

Використовуючи квадратні дужки, попередній вираз за допомогою символьних позначень записують так:

З визначення швидкості випливає, що:

l = vt

пройдений тілом шлях, коли відомі час та швидкість його руху;

час руху, коли відомі пройдений шлях та швидкість руху.

Разом з тим на практиці використовуються й інші одиниці, наприклад:

Вимірювання швидкості руху тіла. Для вимірювання швидкості механічного руху транспортного засобу використовують прилад, який називається спідометром (рис. 2.14).

Рис. 2.14. Спідометр

На відміну від відстаней та інтервалів часу, всі можливі у природі швидкості руху тіл вкладаються між двома граничними значеннями: мінімальним, що дорівнює нулю та максимальним - рівним швидкості світла у вакуумі (3 • 10⁸ м/с).

Швидкість руху тіла - величина відносна. Швидкість механічного руху є відносною величиною. Її значення залежить від вибору тіла відліку. Так, швидкість будинку відносно Землі дорівнює нулю. Проте відносно Сонця він рухається разом із Землею зі швидкістю 30 км/с.

Це цікаво знати

Швидкості в природі й техніці (в м/с)

Швидкість світла	3 • 108
Швидкість руху Землі по орбіті навколо Сонця	3 • 104
Швидкість штучного супутника Землі	8 • 103
Швидкість Місяця по орбіті навколо Землі	103
Реактивний літак	700
Швидкість руху молекули азоту при температурі	500
Максимальна швидкість руху легкового автомобіля	280
Швидкість гепарда	31
Швидкість бігу людини на дистанції 100 м	10
Швидкість пішохода	1-1,3
Швидкість черепахи	0,05
Швидкість равлика	0,0014

На малюнках швидкість руху тіла зображують стрілками (рис. 2.15).

Рис. 2.15. Напрям швидкості руху тіл

Швидкість, крім числового значення, має напрям. У випадку рівномірного прямолінійного руху:

• швидкість тіла залишається сталою за модулем і за напрямом,
• шлях - величина скалярна, від’ємним бути не може,
• швидкість рівномірного прямолінійного руху, яку визначають за пройденим шляхом ще називають шляховою. Шляхова швидкість - скалярна величина.

Приклади розв’язування задач

Задача 1. Потяг пройшов за 3 год відстань 120 км. Обчислити швидкість руху потяга і виразити її у метрах за секунду. В якому випадку його рух можна вважати рівномірним?

Рух потяга буде рівномірним, якщо швидкість руху в будь-який момент часу залишається незмінною.

Відповідь: швидкість потяга 11 м/с.

Задача 2. Якщо велосипедист за перші 5 хв проїхав 5 км, а за наступні 1/6 год - 10 км, то чи можна вважати такий рух рівномірним?

Оскільки v₁ = v₂, то рух рівномірний.

Відповідь: так, рух рівномірний.

Головне у цьому параграфі

Рівномірним прямолінійним рухом називають такий рух тіла, під час якого тіло за будь-які однакові інтервали часу проходить відповідно однакові відстані (переміщення).

Під час прямолінійного руху тіла шлях і переміщення збігаються (за умови, якщо тіло не змінювало напряму руху).

За одиницю швидкості у Міжнародній системі одиниць (СІ) прийнята швидкість рівномірного прямолінійного руху, при якому тіло здійснює переміщення 1 м за 1 с, [v] = м/с.

Запитання для самоперевірки

• 1. Що таке швидкість механічного руху?
• 2. Чому швидкість руху тіла велична відносна?
• 3. Які одиниці швидкості застосовують у фізиці? Який між ними зв’язок?
• 4. Як вимірюють швидкість руху тіла?

Вправа 5

• 1(д). Перший автомобіль, що рухався рівномірно зі швидкістю 15 м/с, протягом 8 с пройшов такий самий шлях, який пройшов другий за 15 с. Яка швидкість руху другого автомобіля?
• 2(д). Швидкість руху Землі по орбіті навколо Сонця 30 км/с. Який шлях пройде Земля по орбіті за один урок (45 хв)? За одну добу? За один рік?
• 3(д). Радіосигнали поширюються зі швидкістю 300 000 км/с. Через скільки секунд спостерігач на Землі прийме радіосигнал, який він послав на Місяць і який відбився від нього, якщо віддаль від Землі до Місяця 384 400 км?
• 4(в). Кулька в трубці з водою (рис. 2.16) опускається рівномірно і щосекунди проходить 5 см. У якому напрямі і з якою швидкістю треба переміщувати трубку, щоб кулька відносно поверхні землі залишалась у спокої?

Рис. 2.16. Кулька в трубці з водою