Рассмотрим движение тела из точки (A) в точку (B) (рис. (1)). Траектория (AB) является криволинейной.
Введём понятие «средняя скорость».
На рисунке (1) показаны вектора перемещений тела (Delta{vec{r_3}}), (Delta{vec{r_2}}) и (Delta{vec{r_1}}) за различные сокращающиеся промежутки времени (Delta{t_3}), (Delta{t_2}) и (Delta{t_1}).
Рис. (1). Перемещения тела при криволинейном движении
Средняя скорость равна отношению перемещения за конечный промежуток времени:
Средняя скорость является векторной величиной:
- направление средней скорости υ ср→↑↑Δr→ находится согласно математической формуле определения данной физической величины (сравни математическое выражение (vec{a}) (=) (frac{vec{b}}{2}) и формулу средней скорости);
- числовое значение средней скорости (модуль, проекции на координатные оси) определяется согласно геометрическим правилам работы с векторами;
- физические понятия отличаются от математических понятий наличием единиц измерения ([(v_{ср})] (=) [(frac{м}{с})]).
Участки траектории (AB), (AD) и (AE) (рис. (1)) характеризуются, соответственно, средними скоростями:
(vec{v_{ср3}}), (vec{v_{ср2}}), (vec{v_{ср1}}).
| (vec{v_{ср3}}) = (frac{Delta{vec{r_3}}}{Delta{t_3}}) | (vec{v_{ср2}}) = (frac{Delta{vec{r_2}}}{Delta{t_2}}) | (vec{v_{ср1}}) = (frac{Delta{vec{r_1}}}{Delta{t_1}}) |
Если уменьшать неограниченно промежуток времени (Delta{t}), то быстрота движения тела характеризуется понятием «мгновенная скорость» (или «скорость»).
Математическая запись уменьшения промежутка времени:
Δt→0
(в математике существует понятие «предел», символ данного понятия — «lim»).
Физический смысл принципа уменьшения промежутка времени: на определённом этапе данной процедуры значения средней скорости будут приблизительно одинаковыми и определение физического понятия «средняя скорость» изменится на физическое понятие «мгновенная скорость»
.
Мгновенная скорость является векторной величиной:
- вектор мгновенной скорости (далее — скорости) направлен по касательной к траектории в исследуемой точке (проверь, как на рисунке (1) «хорды — перемещения (Delta{vec{r_3}}), (Delta{vec{r_2}}) и (Delta{vec{r_1}})» при уменьшении промежутков времени (Delta{t_3}), (Delta{t_2}) и (Delta{t_1}) изображаются касательными, которые соответствуют векторам скоростей (vec{v_3}), (vec{v_2}), (vec{v_1})).
На рисунке (1) тело движется из точки (E) в точку (D), изменяя скорость от (v_2) до (v_3). Параллельным переносом перенесём вектор (vec{v_{3}}) к (vec{v_{2}}), тогда изменение скорости за промежуток времени (Delta{t}) равно разности векторов
((vec{v_{3}})(-)(vec{v_{2}})), что на рисунке (1) соответствует вектору ускорения (vec{a_{2}}).
Среднее ускорение равно отношению изменения скорости к промежутку времени:
Примечание:
1) в физических задачах при написании символа aср → индекс «ср», как правило, не прописывается;
2) в ситуации прямолинейного неравномерного движения используется термин «ускорение».
Характеристики физического понятия «среднее ускорение»:
- направление вектора среднего ускорения определяется согласно правилу aср→↑↑Δυ→;
- числовое значение ускорения (модуль, проекции на координатные оси) определяется согласно геометрическим правилам работы с векторами;
- единица измерения ([(a_{ср})] (=) [(frac{м}{с^2})]).
Участки траектории (AB), (AD) и (AE) (рис. (1)) характеризуются, соответственно, средними ускорениями (vec{a_{3}}), (vec{a_{2}}), (vec{a_{1}}).
| (vec{a_{3}}) (=) (frac{Delta{vec{v_3}}}{Delta{t_3}}) | (vec{a_{2}}) (=) (frac{Delta{vec{v_2}}}{Delta{t_2}}) | (vec{a_{1}}) (=) (frac{Delta{vec{v_1}}}{Delta{t_1}}) |
Если уменьшать неограниченно промежуток времени (Delta{t}), то изменение скорости движения тела в конкретный момент времени характеризуется физическим понятием «мгновенное ускорение».
Вектор мгновенного ускорения при движении тела по криволинейной траектории представляет векторную сумму компонентов данного вектора, которые направлены по касательной и нормали (перпендикуляр к касательной).
Векторное и скалярное уравнения скорости материальной точки
1) Общий вид:
- векторное уравнение — (vec{v}) (=) (vec{v}(t));
- числовые (скалярные) уравнения — (v_x) (=) (v_x(t)), (v_y) (=) (v_y(t)), (v_z) (=) (v_z(t)).
2) Прямолинейное равноускоренное движение:
- векторное уравнение — (vec{v}(t)) (=) (vec{v}{_0}) (+) (vec{a}(t – t_0)),
где (vec{v}{_0}) — скорость тела в начальный момент времени ({t_0}), (vec{v}(t)) — скорость тела в произвольный момент
времени (t);
- числовые (скалярные) уравнения — (v_x(t)) (=) (v_{0x}) (+) (a_x(t – t_0)), (v_y(t)) (=) (v_{0y}) (+) (a_y(t – t_0)),
(v_z(t)) (=) (v_{0z}) (+) (a_z(t – t_0)).
Графическое изображение зависимости проекции скорости от времени ({v_х}(t))
При движении тела с постоянным ускорением проекция скорости изменяется по линейному закону в зависимости от времени (t): (v_x(t)) (=) (v_{0x}) (+) (a_x(t – t_0)) (рис. (2)).
|
|
|
Рис. (2). График зависимости проекции скорости от времени
Значение проекции ускорения по графику определяется как тангенс угла: (a_x) (=) (tgα) (=) (frac{Delta{v}}{Delta{t}}).
Перемещение
Проекции перемещений при равнопеременном движении в момент времени (t) определяются формулами:
(s_x(t)=x(t) – x_0), (s_y(t)=y(t) -y_0), (s_z(t)=z(t) – z_0).
|
(A) |
(B) |
Рис. (3). Определение модуля и проекций перемещения по графику зависимости проекции скорости от времени
Модуль и проекции перемещения тела определяются графическим способом с
использованием графика зависимости (v_x(t)).
|
Рисунок (3) (A) ((v_0) (=) (0)) |
Рисунок (3) (B) ((v_0) (≠) (0)) |
|
Модуль перемещения определяется как площадь прямоугольного треугольника (ABC) с катетами (c) и (b), где (b) (=) (t), (c) (=) (at). |
Модуль перемещения определяется как площадь трапеции (ABCD) с основаниями (d) (=) (v_0), (b) (=) (v_0+at) и высотой (h) (=) (t). S=12b+dh⇒S=υ0⋅t+a⋅t22 |
|
Проекция перемещения: (s_x) (=) (S) |
Проекция перемещения: (s_x) (=) (S) |
Примечание: если график проекции скорости состоит из участков, где площадь трапеции имеет отрицательное значение (например, (s_{x1}) (>) (0), (s_{x2}) (<) (0)), то модуль перемещения тела равен:
s=sx1+sx2
.
Источники:
Рис. 1. Перемещения тела при криволинейном движении. © ЯКласс.
Рис. 2. График зависимости проекции скорости от времени. © ЯКласс.
Рис. 3. Определение модуля и проекций перемещения по графику зависимости проекции скорости от времени. © ЯКласс.
План урока:
Среднее значение
Скорость. Время. Расстояние
Взаимосвязь между скоростью, временем и расстоянием
Задачи на движение
На уроке узнаем, что означает «среднее арифметическое» и как его находят, будем решать задачи с величинами «скорость», «время», «расстояние».
Начнем урок с небольшой тренировки ума! Игра называется «Тройка». Вам нужно собрать в левой части три слагаемых так, чтобы получилось число за красной чертой. Считайте устно. Образец дан в первой строке: 18 + 34 + 16 = 68
Проверь себя.
40 + 20 + 12 = 72
78 + 0 + 62 = 140
65 + 35 + 150 = 250
53 + 240 +360 = 653
99 + 1 + 640 = 740
690 + 10 + 100 = 800
Среднее значение
Каждый из нас в жизни встречается с выражениями «в среднем», «средняя температура», «средний заработок». Что это значит?
Рассмотрим на конкретной задаче.
Три друга Иван, Костя и Владимир каждую среду идут вместе от школы до музыкальной студии, где учатся игре на гитаре. Иван от школы до студии насчитал 251 шаг. Костя – 248 шагов, а Владимир насчитал 254 шага. Сколько в среднем шагов от школы до музыкальной студии?
В математике существует понятие «среднее арифметическое». Чтобы найти среднее арифметическое в этой задаче, нужно сложить количество шагов трех друзей, а затем полученную сумму разделить на 3 (по количеству слагаемых).
251 + 248 + 254 = 753 шага.
753 : 3 = 251 шаг
Можно сказать, что от школы до музыкальной студии в среднем 251 шаг.
Составим алгоритм.
Например, найти среднее арифметическое чисел: 5, 8, 7, 4.
Находим сумму чисел 5 + 8 + 7 + 4 = 24
Количество слагаемых – 4, значит, полученную сумму разделим на 4.
24 : 4 = 6
Среднее арифметическое – 6.
Пользуясь алгоритмом, найдите среднее арифметическое чисел: 12, 10, 8.
Проверь себя.
12 + 10 + 8 = 30
30 : 3 = 10
Среднее арифметическое – 10.
Рассмотрим более сложную задачу на нахождение среднего арифметического.
Задача
В столовой детского сада для приготовления завтраков малышам расходовали молоко три дня по 20 л и два дня по 25 л. Сколько в среднем расходовали молока в день?
Решим задачу вместе.
Сначала узнаем, сколько всего молока израсходовали.
20 ∙ 3 + 25 ∙ 2 = 110 (л) – израсходовали всего.
Затем узнаем, сколько дней расходовали молоко на завтрак.
3 + 2 = 5(дн.) – расходовали молоко.
Осталось количество израсходованного молока разделить на число дней.
110 : 5 = 22 (л) – расходовали в среднем за день.
Попробуйте самостоятельно решить подобную задачу.
Задача
Для игрового уголка в классе родители закупили 3 настольные игры: «Пазлы», «Домино», «Математический тренажер». Игра «Пазлы» стоила 160 р., «Домино» – 210 р., а «Математический тренажер» – 230 р.. Найди среднюю стоимость настольной игры.
Проверь себя.
- 160 + 210 + 230 = 600 (р.) – заплатили за все игры.
- 600 : 3 = 200 (р.) – стоит в среднем одна настольная игра.
- Ответ: 200 рублей
Скорость. Время. Расстояние
Скорость
Вы наблюдали, что вокруг нас постоянно что-то или кто-то движется. Некоторые объекты – быстро, а некоторые – совсем медленно. Например, по лесной тропе прогуливается человек, по шоссе едет автомобиль, по воздуху летит вертолет. Все они движутся. Но автомобиль движется быстрее, чем человек, а вертолет – быстрее автомобиля.
В математике, величиной характеризующей быстроту движения объектов называют скоростью.
Скорость движения – это расстояние, пройденное за единицу времени. Единицей времени может быть: 1 секунда, 1 минута, 1 час.
Давайте вместе разберем две простые задачи.
Легковая машина прошла 120 км за 2 часа. В течение каждого часа она проходила одинаковое расстояние. Сколько км прошла машина за 1 час?
120 : 2 = 60 (км) – пройдет машина за 1 час.
Таким образом, скорость движения машины 60 км в час. Сокращенно запишем так:
60 км/ч.
Космический корабль пролетает 8 000 м за 1 секунду. Как по-другому записать его скорость?
Его скорость можно записать так: 8 000 м/с. Мы знаем, что 1 км = 1000 м, поэтому скорость корабля можно записать по-другому: 8 км/с.
Посмотрите скорость движения некоторых животных. Какое животное самое медленное, самое быстрое? Обратите внимание, что скорость можно записать по-разному: в зависимости от того, сколько сантиметров, метров, километров кто-то пролетает, проползает или пробегает за секунду, минуту, час.
Время
С единицами времени вы уже знакомы. Это: секунда, минута, час, сутки, неделя, месяц, год, век.
Расстояние
Расстояние – это длина дороги, соединяющая начало и конец пути.
Расстояние измеряется в следующих единицах:
Миллиметр
Сантиметр
Дециметр
Метр
Километр
Взаимосвязь между скоростью, временем и расстоянием
Как же связаны между собой эти величины?
Давайте запомним условные обозначения, принятые в математике:
Скорость – v,
Время – t,
Расстояние – S.
Ребята, это три ключевых формулы для решения задач на движение, которые нужно знать назубок!
Задачи на движение
С задачами на движение мы встречаемся каждый день в обычной жизни.
Расстояние – самое большое из трех величин в задачах на движение. То есть, скорость и время всегда меньше расстояния.
Запомнили формулы, которые являются ключами к правильному решению задач?
Заполните пустые окошки в формулах:
Решим задачи на движение.
Плот двигался по реке со скоростью 5 км/ч, а катер – со скоростью 20 км/ч. Какое расстояние преодолеет плот, и какое катер за 3 часа?
Выделяем величины, чертим таблицу. Читаем задачу по частям и записываем каждую величину в нужную ячейку таблицы.
Какую из трех величин нужно найти? Верно, расстояние. Вспомним формулу: S = v ∙ t
5 ∙ 3 + 15 (км) – пройдет плот.
20 ∙ 3 = 60 (км) – пройдет катер.
Ответ: 15 км, 60 км.
Ребята участвовали в соревнованиях по бегу. Максим пробежал 200 м за 40 с, а Артем это же расстояние пробежал за 50 с. С какой скоростью бежал каждый из мальчиков?
Начертите таблицу, как в предыдущей задаче. Запишите величины в нужные ячейки. Поставьте знак вопроса. Пользуясь формулой, решите задачу самостоятельно.
Проверь себя.
v = S : t
200 : 40 = 5 (м/с) – скорость движения Максима.
200 : 5 = 4 (м/с) – скорость движения Артема.
Ответ: 5 м/с, 4 м/с.
Решим еще одну задачу.
Два всадника отправились на прогулку на лошадях Рада и Снежка. Лошади преодолели одинаковое расстояние 30 км. Но двигались с разной скоростью. Рада бежала со скоростью 10 км/ч, а Снежка – 15 км/ч. Сколько времени длилась прогулка на Раде, и сколько времени – на Снежке?
Начертите таблицу, заполните ее ячейки. Пользуясь формулой, запишите решение.
Проверь себя.
t = S : v
30 : 10 = 3 (ч) – прогулка на Раде.
30 : 15 = 2 (ч) – прогулка на Снежке.
Ответ: 3 ч, 2 ч.
Сегодня на уроке мы запомнили формулы-ключи для решения задач на движение, узнали о скорости самых медленных и самых быстрых животных, научились находить среднее арифметическое. До скорых встреч, ребята!
Расчёт
пути и времени движения
«Движение
– это жизнь»
Аристотель
В
данной теме будем применять приобретённые знания о механическом движении на
практике. Прежде чем начать решать задачи, вспомним, необходимые определения. Путь
– это физическая величина, равная длине траектории, по которой двигалось тело,
в течение данного промежутка времени. Путь является скалярной величиной,
то есть, не имеет направления. Скорость при равномерном движении – это
величина, равная отношению пройденного пути к промежутку времени, за который
этот путь пройден.
Скорость
является векторной величиной, то есть, характеризуется как числовым значением,
так и направлением.
Средняя
скорость при неравномерном движении – это величина, равная отношению всего
пройденного пути к общему времени в пути.
Задача
1.
Какой путь пройдет автомобиль, двигаясь равномерно со скоростью 75 км/ч за 20 минут?
В
первую очередь, необходимо научиться правильно оформлять задачи по физике.
При решении любой задачи нужно писать «дано». То есть, в левой части
листа необходимо записать слово «дано», после которого ставится двоеточие, а
дальше в столбик перечисляете все исходные данные, которые указаны в условии
задачи. В нашем случае – это скорость и время в пути. После этого, нужно
очеркнуть данные и ниже (уже под линией) записать, что необходимо найти.
В задаче спрашивается, какой путь пройдет автомобиль. Дальше приступаем
непосредственно к решению задачи.
А
теперь обратите внимание вот на что: скорость в условии задачи дана в км/ч, то есть,
сколько километров автомобиль проходит за час. А время в условии дано в
минутах. Поэтому, прежде чем делать вычисления, необходимо перевести минут в
часы.
В
общем и целом, этот способ правильный. Но, чтобы не запутаться с единицами
измерения, можно (и даже нужно) переводить данные в систему СИ сразу после
того, как записано «дано». Напомним, что для перевода км/ч в м/с или м/с в
км/ч необходимо
1 м/с = 3,6 км/ч
1 км/ч = 1/3,6 м/с
Время
в системе СИ измеряется в секундах. В одной минуте шестьдесят секунд, поэтому,
чтобы перевести минуты в секунды, нужно минуты умножить на 60. После того, как
перевели все данные в систему СИ, необходимо очеркнуть и эту колонку, а правее
пишитсяе само решение. Решение и ответ будут одинаковыми. Однако рекомендуется
переводить данные в систему СИ.
Задача
2.
Мотоциклист проехал 5 км вдвое быстрее, чем следующие 7 км. Найдите его среднюю скорость, если общее время в пути составило 10 минут.
Получившееся
выражение, в котором остались, только те величины, которые были даны
изначально, называется расчетной формулой. Только в расчетную формулу необходимо
подставлять числовые значения, а до этого, все делается в буквенном виде.
Задача
3.
Самолет взлетел, после чего пролетел 120 км на определенной высоте, а потом приземлился. Известно, что пути, пройденные в процессе взлета и посадки равны 120 км каждый. Во время взлета и посадки, скорость самолета была равна 200 м/с, а во время остального
пути – 250 м/с. Какое время самолет затратил на весь путь? Какова средняя
скорость?
Сразу
хочется обратить ваше внимание на распространенную ошибку. Среднюю
скорость нельзя находить как среднее арифметическое разных скоростей на разных
участках движения. В этом можно убедиться с помощью простых расчетов:
если подсчитать среднюю скорость, как среднее арифметическое скоростей, то
получим 216,7 м/с. Этот результат неправильный. Теперь подсчитаем среднюю
скорость как отношение всего пройденного пути к общему времени в пути. В
результате получим 214,3 м/с. Получается вроде небольшая разница. В
результате неверных расчётов за каждую секунду, пройденное расстояние
увеличивается на 2,4 м/с. Поэтому, при неверном расчете за час пройденное
расстоянии будет больше на 8,6 км, а это существенно.
Задача
4.
Средняя скорость движения велосипедиста равна 8 м/с. Известно, что первую часть
своего пути велосипедист проехал за 3 минуты. За какое время велосипедист
проехал вторую часть, если общий путь составил 2 км?
Задача
5.
Определите по графику скорость равномерного движения тела.
Здесь,
конечно, никаких данных, кроме самого графика нет, поэтому, «дано» писать не
нужно. В таких заданиях, в первую очередь нужно посмотреть на оси графика:
какие величины они обозначают и в каких единицах измеряются. Вертикальная ось –
обозначает пройденный путь в метрах, а горизонтальная ось – время в минутах.
Значит, это график зависимости пройденного пути от времени. При равномерном
движении скорость постоянна, значит, можно путь, пройденный за определенный
промежуток времени, разделить на это время и, таким образом, найти скорость.
Для наибольшей точности желательно найти точку, на графике, наиболее близкую к
пересечению клеточек. Когда нашли такую точку, смотрим на соответствующие
координаты, то есть, на значения пути и времени. Для этого из точки опускаем
перпендикуляры на обе оси. Теперь, когда получили значение координат, можно определить скорость.
Основные
выводы:
В
качестве итогов урока, рассмотрим общий алгоритм решения задач на движение.
Средняя скорость считается так: весь путь поделить на всё время движения. Формула одна и очень простая, но почему-то школьники часто путаются в задачах на среднюю скорость. Разберу три характерные задачи и основные ошибки. Возможно, статья будет полезна учителям и репетиторам, а также школьникам.
1. Половина пути
Первую половину пути поезд ехал со скоростью 60 км/ч, а вторую – 90 км/ч. С какой средней скоростью ехал поезд на всём пути?
Первым делом школьник захочет сложить эти две скорости и поделить пополам. Логично? Да. Но, к сожалению, неправильно.
Объясняю, почему. Поскольку первую половину пути поезд ехал с меньшей скоростью, то времени было затрачено больше, чем на вторую. А значит, вклад отдельных скоростей неравнозначен, и нельзя так просто делить пополам.
Тут школьник может впасть в панику. Что делать? Умножать? Делить? Непонятно. Воспользоваться напрямую формулой “расстояние поделить на время” не получится – ни расстояние, ни время нам неизвестно.
Для школьников, только начинающих изучать основы физики, бывает трудно оперировать с неизвестными величинами. Нам не дано ничего, кроме скоростей, как же быть? В качестве маленькой ступеньки к освоению неизвестности могу предложить следующий ход – сначала додумать неизвестные данные. Возьмём и сами решим, пусть поезд пройдет 180 километров, цифру возьмем так, чтобы легко делилась.
Тогда половина пути будет 90 километров. Поезд пройдет её за 1,5 часа. Вторую половину пути – за 1 час. Это легко посчитает любой школьник. Значит, общее время в пути будет 2,5 часа. Делим общее расстояние 180 километров на 2,5 часа, и получаем 72 км/ч.
Это просто и понятно, но учитель такую задачу не примет. Откуда мы взяли 180 километров, когда это неизвестно? Тем не менее, дав себе эти неизвестные данные, мы продумали алгоритм и довели задачу до ответа. Осталось формализовать это решение, так чтобы не использовать то, что не дано. Обозначим наши 180 километров за S, и опишем всё, что мы делали раньше, только вместо цифр используем буквы.
Получается, что зная ход решения “в цифрах”, мы переводим его в буквенные обозначения. И тут главное не остановиться на полдороги, не смущаться, что нам неизвестно расстояние. Ведь оно в конце сократилось, и средняя скорость оказалась независящей от расстояния (что вполне логично). И от школьника здесь требуются уже алгебраические умения – складывать дроби, переворачивать их.
Если подобная задача встретилась в тесте, где требуется только ответ, можно вообще не заморачиваться – так как средняя скорость в данной задаче не зависит от расстояния, можно посчитать при любом удобном расстоянии. По крайней мере, это лучше, чем сидеть и ломать голову, не зная, как подступиться к решению. Если же требуется оформление – тут числовое решение может помочь как переходный этап, чтобы понять, что именно делать с формулами, как их крутить-вертеть.
Школьникам часто бывает трудно переходить на новый уровень абстракции – от чисел к переменным, которые могут принимать разные числовые значения. В алгебре это тренируют, но там одна переменная икс, и иногда игреки встречаются. А в физике этих переменных пруд пруди, в каждой задаче они разные, и если ученик не освоил этот уровень, то физика кажется ему супер-трудной. Кроме того, в школе переход от чисел к переменным часто упускают, в программе отдельных навыков работы с формулами нет.
2. Средняя скорость по графику пути
Пусть нам дан график зависимости координаты от времени. Требуется определить среднюю скорость.
По графику видно, что движение состоит из четырех этапов:
- Тело стартует в нуле и через 2 секунды оказывается на координате 2 м.
- Тело останавливается, и в течение 4 секунд покоится в точке с координатой 2 м.
- Тело начинает движение, и через 2 секунды оказывается в точке 6 м.
- Тело движется в обратном направлении, и через 2 секунды оказывается в точке 5 м.
Проговорить, понять все эти этапы – важная часть решения. А дальше многие школьники начинают вычислять скорости движения на каждом этапе: На первом – 1 м/с, на втором – 0, на третьем – 2 м/с, на четвертом – 0,5 м/с. Вот это действие как раз лишнее. Для того, чтобы вычислить среднюю скорость, вовсе не обязательно знать скорости на каждом этапе!
Вспомним определение средней скорости – это весь путь, поделить на всё время. Поэтому просто по графику считаем весь путь – 6 метров “туда” и 1 метр “обратно”, в сумме 7 метров. Общее время движения – 10 секунд. Делим 7 метров на 10 секунд, получаем 0,7 м/с.
3. Средняя скорость по графику скорости
Бывает так, что нам дан график зависимости скорости от времени, и требуется определить среднюю скорость. Вот, к примеру, такой график.
Читаем график. Движение состоит из трёх этапов
- С начала движения до момента времени 2 с тело движется с постоянной скоростью 2 м/с
- От 2 до 6 с тело движется со скоростью 6 м/с
- В последние 4 секунды от 6 до 10 с тело замедляется, снижая свою скорость до нуля.
Попытки что-то сделать со значениями скорости самими по себе здесь обречены на провал. Опять надо найти весь путь и всё время движения. Путь по графику скорости определяется как площадь под графиком, причем если график идет ниже нуля, то соответствующие участки складываются.
Считаем площадь фигуры – два прямоугольника на первых двух этапах и треугольник на третьем. Первый этап – 4 м, второй этап – 24 м, третий этап – 12 м. Значит, весь путь будет 40 метров. Всё время 10 секунд, значит, средняя скорость 4 м/с.
Общие рекомендации для решения задач на среднюю скорость
1. Средняя скорость – это всегда весь путь делить на всё время. Данные об отдельных скоростях сами по себе не дадут полной информации о средней скорости. Используем только эту формулу.
2. Следует проанализировать конкретную ситуацию и понять, как можно применить формулу. Если кажется, что не хватает данных – не смущаться.
3. Данные по скоростям на отдельных этапах могут быть полезны для проверки готового ответа: средняя скорость должна лежать между минимальной и максимальной.
Спасибо, что прочитали до конца! Желаю школьникам хорошей учёбы, учителям – понятливых и любопытных учеников, родителям – чтобы дети радовали. Буду рада лайкам и новым подписчикам!
Содержание:
Равномерное прямолинейное движение:
Вы изучали равномерное прямолинейное движение, познакомились с понятием «скорость». Скалярной или векторной величиной является скорость? Каковы закономерности равномерного прямолинейного движения?
Вы знаете, что движение, при котором за любые равные промежутки времени тело проходит одинаковые пути, называется равномерным. В каком случае одинаковыми будут не только пути, но и перемещения?
Проделаем опыт. Проследим за падением металлического шарика в вертикальной трубке, заполненной вязкой жидкостью (например, густым сахарным сиропом) (рис. 43). Будем отмечать положение шарика через равные промежутки времени. Опыт показывает, что за равные промежутки времени, например за 
Сделаем вывод. При равномерном прямолинейном движении тело за любые равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения и проходит одинаковые пути.
В 7-м классе вы находили скорость равномерного движения тела как отношение пути к промежутку времени, за который путь пройден: 
Это отношение показывает, как быстро движется тело, но ничего не говорит о направлении движения. Чтобы скорость характеризовала и быстроту движения, и его направление, ее определяют через перемещение.
Скорость равномерного прямолинейного движения — это величина, равная отношению перемещения к промежутку времени, за который оно совершено:
Из равенства (1) следует, что скорость 
— векторная физическая величина. Ее модуль численно равен модулю перемещения за единицу времени, а направление совпадает с направлением перемещения (т. к. 
).
Отношение 
для всех участков движения на рисунке 43 одинаково: 
Значит, скорость 
равномерного прямолинейного движения постоянна: с течением времени не изменяется ни ее модуль, ни ее направление.
Из формулы (1) легко найти перемещение:
и путь 
(равный модулю перемещения 
):
А как определить положение равномерно и прямолинейно движущегося тела в любой момент времени 
Рассмотрим пример. Автомобиль движется с постоянной скоростью по прямолинейному участку шоссе (рис. 44).
Автомобиль рассматриваем как материальную точку. Из формулы (2) находим проекцию перемещения автомобиля на ось Ох:
Согласно рисунку 44 за время 
автомобиль совершил перемещение 
Подставляя 
в равенство (4), получим:
Приняв 
запишем формулу для координаты автомобиля:
Координата равномерно и прямолинейно движущегося тела линейно зависит от времени.
Зависимость координаты движущегося тела от времени называется кинематическим законом движения. Формула (5) выражает кинематический закон равномерного прямолинейного движения.
Для измерения скорости используются специальные приборы. В автомобилях имеется спидометр (рис. 45), на самолетах — указатель скорости. Эхолокаторы измеряют скорость тел, движущихся под водой, а радиолокаторы (радары) — в воздухе и по земле. Сотрудники службы дорожного движения с помощью портативного радара с видеокамерой (рис. 46) регистрируют скорость транспортных средств.
Для любознательных:
Скорости движения могут сильно отличаться. За одну секунду черепаха может преодолеть несколько сантиметров, человек — до 10 м, гепард — до 30 м, гоночный автомобиль — около 100 м.
Около 8 км за секунду пролетает по орбите спутник Земли (рис. 47). Но даже скорости космических кораблей «черепашьи» по сравнению со скоростью микрочастиц в ускорителях. В современном ускорителе (рис. 48) электрон за одну секунду пролетает почти 300 000 км!
Главные выводы:
- При равномерном прямолинейном движении за любые равные промежутки времени тело совершает одинаковые перемещения.
- Скорость равномерного прямолинейного движения постоянна: с течением времени не изменяется ни ее модуль, ни ее направление.
- При равномерном прямолинейном движении тела модуль перемещения равен пути, пройденному за тот же промежуток времени.
- Координата равномерно и прямолинейно движущегося тела линейно зависит от времени.
Пример решения задачи:
Кинематический закон прямолинейного движения лодки но озеру вдоль оси Ох задан уравнением 
где 
Определите: 1) проекцию скорости лодки 
2) координату лодки 
в момент времени 
3) проекцию перемещения 
лодки на ось Ох и путь, пройденный лодкой за время от момента 
до момента 
Решение
Сделаем рисунок к задаче.
По условию задачи координата лодки линейно зависит от времени. Значит, лодка движется равномерно. Сравнив 
получим
Найдем 
Из рисунка 49: проекция перемещения
Ответ: 
Графическое представление равномерного прямолинейного движения
Зависимости между различными величинами можно наглядно изобразить с помощью графиков. Использование графиков облегчает решение научных, практических задач и даже бытовых проблем.
Например, по графику зависимости температуры пациента от времени (рис. 50) видно, что на 5-е сутки температура достигла своего максимума, затем резко упала, а еще через сутки стала приближаться к норме. График дал наглядное представление о течении болезни.
В физике роль графиков чрезвычайно велика. Умение строить и читать графики помогает быстрее и глубже понять физические явления.
Рассмотрим простой пример из кинематики. Леша и Таня идут навстречу друг другу (рис. 51). Они движутся равномерно и прямолинейно. Модуль скорости Леши 
Тани 
Как представить графически характеристики их движения?
Выберем координатную ось Ох и зададим начальные положения участников движения (см. рис. 51). Пусть при 
координата Леши 
Тани 
Построим графики зависимости проекции скорости 
проекции перемещения 
пути S и координаты X от времени t.
График проекции скорости
Согласно условию и рисунку 52 для проекций скорости движения Тани и Леши на ось Ох получим: 
Так как проекции 
постоянны, то графики их зависимости от времени t — прямые, параллельные оси времени (прямые I и II на рисунке 52).
Графики показывают: проекция скорости при равномерном прямолинейном движении с течением времени не изменяется.
График проекции перемещения
Проекция перемещения 
совершенного за время t, определяется формулой 
(см. § 6).
Зависимость проекции перемещения от времени для Леши 
или 
График 
— наклонная прямая I (рис. 53).
Для Тани 
или 
График 
— наклонная прямая II, изображенная на рисунке 53.
Из графиков и формул следует, что при равномерном прямолинейном движении проекция перемещения прямо пропорциональна времени.
График пути
Путь — величина положительная при любом движении тела. При равномерном прямолинейном движении путь равен модулю перемещения: 
Поэтому при 
график пути совпадает с графиком проекции перемещения (прямая I), а при 
график пути (прямая III) является «зеркальным отражением» графика II (проекции перемещения) от оси времени.
Графики пути показывают: при равномерном прямолинейном движении пройденный путь прямо пропорционален времени.
График координаты
Его называют также графиком движения.
По формуле 
, используя данные из условия задачи и рисунок 51, находим зависимости координаты 
Леши и 
Тани от времени 
Графики этих зависимостей — прямые I и II на рисунке 54. Они параллельны соответствующим графикам проекций перемещения на рисунке 53.
Графики движения показывают: при равномерном прямолинейном движении координата тела линейно зависит от времени.
По точке пересечения графиков I и II (точке А) (рис. 54) легко найти момент и координату места встречи Леши и Тани. Определите их самостоятельно.
Что еще можно определить по графикам?
По графику проекции скорости можно найти проекцию перемещения и пройденный путь
Рассмотрим прямоугольник ABCD на рисунке 52. Его высота численно равна 
а основание — времени t. Значит, площадь прямоугольника равна 
Таким образом, проекция перемещения численно равна площади прямоугольника между графиком проекции скорости и осью времени. При 
проекция перемещения отрицательна, и площадь надо брать со знаком «минус».
Докажите самостоятельно, что площадь между графиком проекции скорости и осью времени численно равна пройденному пути.
По углу наклона графика проекции перемещения можно оценить скорость движения
Рассмотрим треугольник АВС на рисунке 53. Чем больше угол наклона а графика проекции перемещения, тем больше скорость тела. Объясните это самостоятельно.
Главные выводы:
Для равномерного прямолинейного движения:
- График проекции скорости — прямая, параллельная оси времени.
- Графики проекции перемещения и координаты — прямые, наклон которых к оси времени определяется скоростью движения.
- Площадь фигуры между графиком проекции скорости и осью времени определяет проекцию перемещения.
Пример №1
Мотоциклист едет из города по прямолинейному участку шоссе с постоянной скоростью 
Через время 
после проезда перекрестка он встречает едущего в город велосипедиста, движущегося равномерно со скоростью 
Определите расстояние между участниками движения через время 
после их встречи, если 
Запишите кинематические законы движения мотоциклиста и велосипедиста, постройте графики проекции и модуля скорости, проекции перемещения, координаты и пути для обоих участников движения.
Решение
Изобразим координатную ось Ох, вдоль которой идет движение (рис. 55). Начало системы координат О свяжем с перекрестком.
В начальный момент времени мотоциклист находился на перекрестке, а велосипедист в точке В. Значит, кинематический закон движения мотоциклиста имеет вид:
Найдем координату 
велосипедиста в начальный момент времени. Пусть точка С на оси Ох — место встречи участников движения (рис. 56).
Тогда
Кинематический закон движения велосипедиста имеет вид:
Расстояние между мотоциклистом и велосипедистом через время 
после их встречи равно сумме путей, которые они проделают за это время. Значит,
Пример №2
Построим графики проекций и модулей скорости. Для мотоциклиста графики проекции скорости 1 и модуля скорости 
совпадают (рис. 56). Для велосипедиста график проекции скорости — прямая 2, а модуля скорости — прямая 
Объясните причину несовпадения.
Графиками пути s, проекции 
и модуля перемещения 
(рис. 57) будут прямые, выражающие прямую пропорциональную зависимость от времени t.
Для мотоциклиста:
Графики пути, модуля и проекции перемещения мотоциклиста совпадают (прямая 1).
Для велосипедиста:
Прямая 2 является графиком пути и модуля перемещения велосипедиста. Прямая 
— графиком проекции его перемещения.
Графики координат представлены на рисунке 58. Они выражают зависимости 
(прямая 1) и 
(прямая 2). Точка А определяет время встречи и координату места встречи.
Ответ: 
Прямолинейное равномерное движение и скорость
Из курса Физики VII класса вам известно, что равномерное прямолинейное движение является самым простым видом механического движения.
Прямолинейное равномерное движение — это движение по прямой линии, при котором материальная точка за равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения.
При прямолинейном равномерном движении модуль и направление скорости с течением времени не изменяются:
Скорость при прямолинейном равномерном движении является постоянной физической величиной, равной отношению перемещения материальной точки ко времени, за которое это перемещение было совершено: 
Так как отношение 
в формуле является положительной скалярной величиной, то направление вектора скорости 
совпадает с направлением вектора перемещения 
Единица измерения скорости в СИ – метр в секунду:
Если скорость известна, то можно определить перемещение s материальной точки за промежуток времени 
при прямолинейном равномерном движении:
При прямолинейном равномерном движении пройденный телом путь равен модулю перемещения:
Так как уравнение в векторном виде можно заменить алгебраическими уравнениями в проекциях векторов, то для вычисления перемещения используют не формулу, выраженную через векторы, а формулу, содержащую в себе проекции векторов на координатные оси. При прямолинейном движении положение материальной точки определяется одной координатой X, определяются проекции векторов скорости и перемещения материальной точки на эту ось и уравнение решается в этих проекциях. Поэтому выражение (1.2) можно записать в проекциях перемещения и скорости на ось ОХ:
Можно получить формулу для вычисления координаты точки 
в произвольный момент времени (см.: тема 1.2):
Выражение (1.5) является уравнением прямолинейного равномерного движения тела. Если материальная точка движется по направлению выбранной координатной оси ОХ, то проекция скорости считается положительной (b), если же движется против направления координатной оси, то проекция скорости считается отрицательной (с).
Из формулы (1.5) определяется выражение для проекции скорости:
Из формулы (1.6) становится ясным физический смысл скорости: проекция скорости на ось равна изменению проекции соответствующей координаты за единицу времени.
Пройденный путь и координата материальной точки при прямолинейном равномерном движении являются линейной функцией от времени (d). Скорость же является постоянной величиной, поэтому график скорость – время будет представлять собой линию, параллельную оси времени — скорость такого движения не зависит от времени (е):
График координата-время при равномерном движении образует определенный угол с осью времени. Тангенс этого угла равен проекции (модулю) скорости по оси ох (f): 
Пример №3
Два велосипедиста одновременно начали движение навстречу друг другу вдоль прямой линии из пунктов А и В, расстояние между которыми 90 км. Скорость первого велосипедиста 
скорость второго велосипедиста 
(g)?
Определите: а) координату и время 
встречи велосипедистов; b) пройденные велосипедистами пути и совершенные ими перемещения к моменту встречи; с) время 
прошедшее с начала движения до момента, когда расстояние между ними стало 10 км.
Дано:
Решение:
a) При решении задачи соблюдается следующая последовательность действий:
I действие. Выбирается система координат ОХ с началом координат в точке А и рисуется схема (h).
II действие. Уравнение движения записывается в общем виде: 
III действие. На основании условия задачи уравнения движения велосипедистов записываются в общем виде: 
IV действие. Координаты велосипедистов при встрече равны: 
Это равенство решается для 
V действие. Для определения координат 
и 
встречи велосипедистов необходимо решить уравнения их движения для времени 
Так как 
то 
b) Так как по условию задачи велосипедисты движутся прямолинейно и без изменения направления движения, то пройденный путь равен проекции (модулю) перемещения:
c) Время 
прошедшее с начала движения до момента, когда между ними осталось 10 км, вычисляется по нижеприведенному равенству:
или 
Скорость при равнопеременном прямолинейном движении
Из формулы (1.14) видно, что если известны ускорение 
и начальная скорость тела 
то можно определить его скорость в любой момент времени:
или ее проекцию на ось 
Если начальная скорость равна нулю 
то:
Из этих выражений видно, что скорость при равнопеременном движении является линейной функцией от времени. График зависимости скорости от времени – прямая линия, проходящая через начало координат (или через 
Эта линия, в соответствии с увеличением или уменьшением скорости, направлена вверх или вниз (с).
Перемещение при равнопеременном прямолинейном движении
Формулу для определения перемещения при равнопеременном движении можно вывести на основе графика скорость-время. Проекция перемещения равна площади фигуры между графиком 
и осью времени.
На приведенных графиках — это заштрихованная фигура трапеции (см: с):
или в векторной форме:
Если в последнюю формулу вместо 
подставить выражение (1.18), то получим
обобщенную формулу перемещения для равнопеременного движения:
Таким образом, формула проекции перемещения (например, на ось 
при равнопеременном прямолинейном движении будет:
а формула координаты:
(1.23) является формулой перемещения при равнопеременном движении в векторной форме, а (1.24) и (1.25) обобщенными формулами координаты и проекции перемещения, соответственно. Если материальная точка начинает движение из состояния покоя 
то:
Как видно из формулы, проекция перемещения при прямолинейном равнопеременном движении пропорциональна квадрату времени 
и его график представляет собой параболу, проходящую через начало координат (d).
В некоторых случаях возникает необходимость определить перемещение материальной точки, не зная время 
прошедшее от начала движения. Такую задачу можно решить тогда, когда известны ускорение, начальное и конечное значения скорости. Для получения этой формулы из выражения (1.19) получаем 
Это выражение подставляется в формулу (1.21):
После простых преобразований получаем:
Для проекции конечной скорости получаем: 
Если движение начинается из состояния покоя 
то проекции перемещения и скорости будут равны:
Равноускоренное и равнозамедленное движения
Равнопеременное движение по характеру может быть или равноускоренным, или же равнозамедленным.
При равноускоренном движении векторы 
и 
имеют одинаковые направления. В этом случае знаки у обеих проекций 
и 
или положительные, или же отрицательные. Если материальная точка начнет движение из состояния покоя 
то независимо от направления движения, оно во всех случаях будет равноускоренным.
При равнозамедленном движении векторы 
и имеют противоположные направления. В этом случае проекции 
и 
имеют противоположные знаки, если один из них отрицательный, то другой – положительный.
В таблице 1.3 даны формулы и соответствующие графики равноускоренного и равнозамедленного прямолинейного движения.
Таблица 1.3.
| Прямолинейное равноускоренное движение | |
 |
 |
|
Примечание: так как
Это соотношение иногда называется “правило путей”. |
|
| Прямолинейное равнозамедленное движение | |
 |
|
то отношение проекций перемещения равно отношению квадратов соответствующих промежутков времени:
Кинематика прямолинейного движения
Физические величины бывают скалярные и векторные. Скалярные физические величины характеризуются только численным значением, тогда как векторные определяются и числом (модулем), и направлением. Скалярными физическими величинами являются время, температура, масса, векторными — скорость, ускорение, сила.
Мир вокруг нас непрерывно изменяется, или движется, т. е. можно сказать, что движение (изменение) есть способ существования материи.
Простейшая форма движения материи — механическое движение — заключается в изменении взаимного расположения тел или их частей в пространстве с течением времени. Наука, изучающая механическое движение, называется механикой (от греческого слова 
— подъемная машина).
Даже самое простое движение тела оказывается достаточно сложным для изучения и исследования. Соответственно, для того чтобы в сложном явлении «увидеть» главное, в физике строится его адекватная упрощенная модель.
В механике широко используется простейшая модель реального тела, называемая материальной точкой (МТ). Под материальной точкой понимают тело, размерами и формой которого можно пренебречь при описании данного движения. Хотя МТ представляет собой абстрактное понятие, упрощающее изучение многих физических явлений, она, подобно реальному телу, «имеет» массу, энергию и т. д.
Кроме материальной точки, в механике используется модель абсолютно твердого тела. Под абсолютно твердым телом понимают модель реального тела, в которой расстояние между его любыми двумя точками остается постоянным. Это означает, что размеры и форма абсолютно твердого тела не изменяются в процессе его движения. В противном случае говорят о модели деформируемого тела.
В классической (ньютоновской) механике рассматривается движение тел со скоростями, намного меньшими скорости света в вакууме
Классическая механика состоит из трех основных разделов: кинематики, динамики и статики. В кинематике (от греческого слова 
— движение) изучается механическое движение тел без учета их масс и действующих на них сил. В динамике (от греческого слова 
— сила) рассматривается влияние взаимодействия между телами на их движение. В статике (от греческого слова 
— искусство взвешивать) исследуются законы сложения сил и условия равновесия твердых, жидких и газообразных тел.
Всякое движение тела можно представить в виде двух основных видов движения — поступательного и вращательного.
Поступательным называется движение тела, при котором прямая, соединяющая в этом теле любые две точки, при перемещении остается параллельной самой себе (рис. 1).
Вращательным называется движение абсолютно твердого тела вокруг неподвижной прямой, называемой осью вращения, при котором все точки тела движутся по окружностям, центры которых лежат на этой оси (рис. 2).
Основными задачами кинематики являются:
описание совершаемого телом движения с помощью математических формул, графиков или таблиц;
определение кинематических характеристик движения (перемещения, скорости, ускорения).
Движение тела можно описать только относительно какого-либо другого тела. Тело, относительно которого рассматривается исследуемое движение, называют телом отсчета (ТО). Для описания движения используются формулы, графики и таблицы, выражающие зависимость координат, скоростей и ускорений от времени.
Основным свойством механического движения является его относительность: характер движения тела зависит от выбора системы отсчета (СО).
Систему отсчета, выбираемую для описания того или иного движения, образуют: тело отсчета, связанные с ним система координат (СК) и прибор для измерения времени (часы) (рис. 3).
Система координат и часы необходимы для того, чтобы знать, как с течением времени изменяется положение тела относительно выбранного тела отсчета.
Для описания движения материальной точки в пространстве вводятся такие понятия, как траектория, перемещение, путь.
Линию, которую описывает материальная точка в процессе движения по отношению к выбранной СО, называют траекторией (от латинского слова trajectorus — относящийся к перемещению). Если траектория является прямой линией, то движение называется прямолинейным, в противном случае — криволинейным.
Длина участка траектории, пройденного МТ в процессе движения, называется путем (s).
Термин «скаляр», происходящий от латинского слова scalarus — ступенчатый, введен У. Гамильтоном в 1843 г.
Термин «вектор» произошел от латинского слова vector — несущий и введен У. Гамильтоном в 1845 г.
Перемещением называют вектор 
направленный из точки, заданной радиус-вектором 
где МТ находилась в начальный момент времени, в точку, заданную радиус-вектором 
где МТ находится в рассматриваемый момент времени (рис. 4):
Для количественного описания механического движения тел (МТ) вводятся физические величины, характеризующие пространство и время: длина l, время t.
Длина l определяется как расстояние между двумя точками в пространстве. Основной единицей длины в Международной системе единиц (СИ) является метр (1м).
Время t между двумя событиями в данной точке пространства определяется как разность показаний прибора для измерения времени, например часов. В основе работы прибора для измерения времени лежит строго периодический физический процесс. В СИ за основную единицу времени принята секунда (1с).
В зависимости от вида движения могут выбираться следующие системы координат: одномерная (на прямой линии) (рис. 5), двухмерная (на плоскости) (рис. 6), трехмерная (в пространстве) (рис. 7).
Произвольное движение материальной точки может быть задано одним из трех способов: векторным, координатным, траекторным (естественным).
При векторном способе описания положение движущейся МТ по отношению к выбранной системе отсчета определяется ее радиус-вектором 
Радиус-вектор 
всегда проводится из начала координат О в текущее положение материальной точки (рис. 8). При движении положение МТ изменяется. Закон движения в этом случае задается векторным уравнением 
При координатном способе описания положение точки относительно СО определяется координатами х, у, z, а закон движения — уравнениями х = х(t), у = y(t), z = z(t) (см. рис. 8). Исключив из этих уравнений время /, можно найти уравнение траектории движения точки.
Траекторный (естественный) способ описания движения применяется, когда известна траектория движения материальной точки по отношению к выбранной СО (рис. 9).
Текущее положение материальной точки в данном случае определяется расстоянием s, измеренным вдоль траектории от выбранного на ней начала отсчета (точка О на рисунке 9). Кинематический закон движения МТ при этом задается уравнением s = s(t).
Если положить в основу классификации движений характер изменения скорости, то получим равномерные и неравномерные движения, а если вид траектории, то — прямолинейные и криволинейные.
Для того чтобы описать быстроту изменения положения тела (МТ) и направление движения относительно данной СО, используют векторную физическую величину, называемую скоростью 
Чтобы охарактеризовать неравномерное движение тела (МТ), вводят понятие средней скорости 
движения как отношение перемещения 
тела к промежутку времени 
за который это перемещение произошло (рис. 10):
Средней путевой скоростью 
называется отношение длины отрезка пути As (см. рис. 9) к промежутку времени 
его прохождения:
Средняя путевая скорость 
в отличие от средней скорости 
является скалярной величиной.
Однако средняя скорость 
характеризует движение тела (МТ) на определенном участке траектории, но не дает информации о его движении в определенной точке траектории или в определенный момент времени. Кроме того, средняя скорость дает лишь приближенное понятие о характере движения, так как движение в течение каждого малого промежутка времени заменяется равномерным движением. В рамках этой модели скорость тела (МТ) меняется скачком при переходе от одного промежутка времени к другому.
Для того чтобы отразить характер движения в данной точке траектории или в данный момент времени, вводится понятие мгновенной скорости 
— это скорость тела (МТ), равная производной перемещения по времени:
Вектор мгновенной скорости 
в любой точке траектории направлен по касательной к ней (см. рис. 10).
В СИ основной единицей скорости является метр в секунду 
Простейший вид движения — равномерное. Равномерным называется движение МТ, при котором она за любые равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения.
При прямолинейном движении в одном направлении модуль перемещения 
равен пройденному пути s. Скорость 
равномерного движения равна отношению перемещения тела 
ко времени 
за которое это перемещение произошло:
При равномерном движении скорость постоянна 
и равна средней скорости 
определяемой выражением (2).
Зависимость перемещения от времени имеет вид 
Вследствие того, что 
— радиус-вектор, задающий положение МТ в начальный
момент времени 
получаем кинематическое уравнение движения в векторном виде
При проецировании радиус-вектора, например, на ось Ох получаем кинематическое уравнение для координаты при равномерном движении:
Здесь 
— координата тела (МТ) в начальный момент времени 
Если начальный момент времени 
уравнение принимает вид
Для наглядности описания механического движения удобно представлять зависимости между различными кинематическими величинами графически.
Скорость МТ при равномерном движении постоянна, поэтому график зависимости проекции скорости 
от времени представляет собой отрезок прямой линии, параллельной оси времени Ot (рис. 11). Отрезок прямой l на рисунке 11 соответствует движению материальной точки в положительном направлении оси 
а 2 — в отрицательном 
Площади 
закрашенных прямоугольников численно равны модулям перемещений МТ с проекциями скоростей 
за промежуток времени 
График зависимости координаты материальной точки, движущейся равномерно прямолинейно, от времени x(t) — линейная функция (рис. 12).
На рисунке отрезок / прямой соответствует равномерному движению в положительном направлении оси Ох; отрезок 2 прямой — покою материальной точки; отрезок 3 прямой — равномерному движению в отрицательном направлении оси Ох.
Проекция скорости движения численно равна угловому коэффициенту этой прямой линии: 
т. е. тангенсу угла наклона (tga) этой прямой к оси времени.
График зависимости пути (модуля перемещения|
от времени s(t) при равномерном движении представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат (рис. 13).
Угловой коэффициент (tga) этой прямой численно равен модулю скорости движения v. Поэтому на рисунке большей скорости у, соответствует больший угловой коэффициент (tg
).
Для тел (МТ), участвующих в нескольких движениях одновременно, справедлив принцип независимости движений:
если тело (МТ) участвует в нескольких движениях одновременно, то его результирующее перемещение равно векторной сумме перемещений за то же время в отдельных движениях:
Как следует из принципа независимости движений, конечное перемещение тела не зависит от порядка (последовательности) суммирования перемещений при отдельных движениях.
Пусть, например, при переправе через реку, скорость течения которой 
мы движемся на лодке со скоростью 
относительно воды. В этом случае результирующее перемещение 
(рис. 14) лодки относительно берега будет складываться из собственного перемещения 
относительно воды и перемещения 
вместе с водой вследствие течения реки: 
- Заказать решение задач по физике
На основе принципа независимости движений формулируется классический закон сложения скоростей:
результирующая скорость 
тела (МТ), участвующего в нескольких движениях одновременно, равна векторной сумме скоростей 
отдельных движений (рис. 15):
Этот закон справедлив только при условии, что скорость каждого отдельного движения мала по сравнению со скоростью света 
Так, для рассмотренного примера (см. рис. 14) результирующая скорость лодки 
Равномерное движение по прямой линии в повседневной жизни встречается сравнительно редко. Например, различные транспортные средства (автомобиль, автобус, троллейбус и т. д.) равномерно и прямолинейно движутся лишь на небольших участках своего пути, в то время как на остальных участках их скорость изменяется как по величине, так и по направлению.
Для измерения мгновенной скорости движения на транспортных средствах устанавливается прибор — спидометр.
- Прямолинейное неравномерное движение
- Прямолинейное равноускоренное движение
- Сложение скоростей
- Ускорение в физике
- Пружинные и математические маятники
- Скалярные и векторные величины и действия над ними
- Проекция вектора на ось
- Путь и перемещение
