Фізика. 7 клас. Шут

§ 9. Нерівномірний прямолінійний рух. Середня швидкість

Більшість рухів у природі відбуваються зі змінними швидкостями

Проаналізуйте рухи, які ви спостерігаєте навколо себе. Ви зможете впевнитися у тому, що рівномірні прямолінійні рухи відбуваються дуже рідко. Так, швидкість руху автомобіля на початку руху збільшується, потім протягом деякого часу може бути сталою, а під час зупинки — зменшується.

Рух тіла зі змінною швидкістю називається нерівномірним.

Під час нерівномірного руху тіло за будь-які рівні проміжки часу проходить різні шляхи

Середньою швидкістю нерівномірного руху на даній ділянці шляху називають фізичну величину, яка чисельно визначається відношенням довжини цієї ділянки до проміжку часу, за який ця ділянка пройдена:

де l — шлях, пройдений тілом при нерівномірному русі на даній ділянці, t — час руху.

У вас може виникнути запитання: а чим ця формула відрізняється від формули швидкості для рівномірного прямолінійного руху? Пояснюємо: при нерівномірному русі наведена формула визначає середню швидкість лише на певній ділянці шляху, для якої вона визначена. У випадку ж рівномірного руху ця формула визначає швидкість на всьому шляху.

Знаючи середню швидкість нерівномірного руху, можна розрахувати шлях, пройдений тілом за даний проміжок часу, а також час руху:

Формула l = v_c • t вказує на залежність пройденого шляху від часу. Тому цей вираз є рівнянням нерівномірного прямолінійного руху.

Наприклад, знаючи середню швидкість руху автобуса між двома зупинками та довжину відстані між ними, можна розрахувати час, за який автобус проїде цю відстань. Але при цьому не можна визначити час, за який автобус проїде половину відстані між цими зупинками, оскільки середня швидкість на половині ділянки шляху при нерівномірному русі не дорівнюватиме середній швидкості на всій ділянці шляху.

Якщо відомо, що при нерівномірному прямолінійному русі за час t₁ тіло пройшло шлях l₁, а за час t₂ — шлях l₂, то середня швидкість обчислюється за формулою:

Середня швидкість, визначена на декількох ділянках шляху, дає лише наближене поняття про характер руху

Нерівномірний прямолінійний рух теж можна подати графічно. Розглянемо це на прикладі.

Задача 1. Рухаючись прямолінійно, учень першу ділянку шляху довжиною 40 м і другу ділянку шляху довжиною 30 м пройшов за однакові проміжки часу по 2 хв. Визначте середню швидкість руху учня до школи. Побудуйте графік шляху учня.

Побудуємо графік шляху нерівномірного руху учня (рис. 55).

Рис. 55. Графік шляху нерівномірного руху учня до школи

Бачимо, що графіком шляху нерівномірного руху учня до школи є ламана лінія. Така форма графіка шляху у нерівномірному русі зумовлена характером цього руху (за однакові проміжки часу тіло проходить різні шляхи).

Висловіть свою думку

Чи можна обчислити середню швидкість нерівномірного руху на всьому шляху як середнє арифметичне середніх швидкостей на окремих ділянках шляху?

ПОГЛИБТЕ СВОЇ ЗНАННЯ

Швидкості в природі і техніці

Під час кипіння молекули води рухаються зі швидкістю 650 м/с

Швидкість у 322 км/год розвиває сапсан під час полювання за здобиччю. Це найбільша швидкість у тваринному світі

Найповільнішим ссавцем є трипалий лінивець, що за хвилину долає менше 2 м

Пасажирський потяг «Хюндай» на залізничній станції у м. Києві. Він розвиває швидкість 150 км/год і більше

Рекорд швидкості руху іграшкового потягу близько 10 км/год

Найбільша швидкість, досягнута людиною становить 39 897 км/год. Таку швидкість розвинув космічний корабель «Аполлон 10» на висоті 122 км від Землі під час повернення астронавтів на рідну планету

Рис. 56. Швидкості в природі і техніці

Подумайте і дайте відповідь

• 1. Який рух називають нерівномірним? Наведіть приклади нерівномірних рухів.
• 2. Для чого вводиться така фізична величина, як середня швидкість нерівномірного руху?
• 3. За якою формулою визначають середню швидкість нерівномірного руху?
• 4. Як обчислюють шлях при нерівномірному русі та час руху, якщо відома середня швидкість руху?
• 5. Який вигляд має графік шляху нерівномірного прямолінійного руху?
• 6. Користуючись графіком на рис. 55, доведіть, що графік шляху не співпадає з його траєкторією.

Розв’яжіть задачі та оцініть результати

Вправа 9.

• 1. У процесі дослідження руху виявилося, що середня швидкість на будь-яких ділянках шляху є однаковою. Що можна сказати про характер руху? Відповідь обґрунтуйте.
• 2. Зобразіть графік шляху нерівномірного прямолінійного руху і поясніть його форму.
• 3. Обґрунтуйте, що формула l = v_c • t є рівнянням нерівномірного прямолінійного руху.