Неравномерное движение
1. Неравномерное прямолинейное движение. Равномерное прямолинейное движение встречается достаточно редко. Равномерно и прямолинейно тела движутся только на небольших отрезках своей траектории, а при переходе на другие участки их скорость меняется. Если измерить расстояния, пройденные рейсовым автобусом за каждую минуту, то мы увидим, что они будут разными. Итак, движение, при котором тело проходит за равные промежутки времени различные пути, называют неравномерным. В случае равномерного движения скорость постоянна на любом участке, и ее можно определить через отношение любых перемещений в промежутков времени, за которые эти подвижки произошли. В случае неравномерного движения скорость меняется, и на каждой, даже самой маленькой области, она отличается от скорости на соседних участках. Поэтому для характеристики переменного движения понятие скорости расширяется: вводятся новые понятия «средняя скорость на участке» и «мгновенная скорость в точке».
2. Средняя скорость при неравномерном движении
Средняя скорость на любом участке траектории определяется отношением перемещения ко времени, за который это перемещение произошло:
Если мы рассматриваем только прямолинейный неравномерное движение (причем в одном направлении), то модуль перемещения s совпадает с путем l, пройденным телом. Поэтому при таком движении модуль средней скорости равна:
Чтобы вычислить среднюю скорость движения тела, необходимо путь, прошло тело, разделить на время движения. Необходимо обратить внимание учащихся на то, что средняя скорость показывает, с какой скоростью тело должно двигаться равномерно, чтобы данное расстояние преодолеть за такое же время, как и при неравномерном движении.
3. Путь и время при неравномерном движении
Необходимо сообщить ученикам, что знания средней скорости позволяет определить путь и время, в течение которого поезд, автомобиль, самолет проходят путь от одного пункта к другому:
Если тело прошло несколько участков пути (l1, l2, l3, …, ln), затратив на каждый из участков время (t1, t2, t3, …, tn), то средняя скорость на всем пути равна
Средняя скорость не дает возможность выяснить, где находится тело в произвольный момент времени, но дает возможность вычислить весь путь, пройденный телом за определенный промежуток времени.
4. Мгновенная скорость. Если наблюдать за показаниями спидометра автомобиля, движущегося то можно заметить, что они меняются. Стрелка спидометра часто колеблется во время езды, так как скорость автомобиля обычно изменяется со временем: водитель обгоняет другие автомобили, тормозит перед перекрестками, разгоняется после них и тому подобное.
Скорость в данной точке траектории в данный момент времени называют мгновенной скоростью.
Мгновенную скорость тела в данный момент времени можно рассматривать как среднюю скорость за очень малый промежуток времени, включая данный момент.