Статья о количественных параметрах физики в линейном движении
1. Временной интервал
Когда объект перемещается из одного места в другое, ему требуется определённый временной интервал. Обозначение времени — t (время). Единица измерения времени в международной системе — секунда (с).
2. Расстояние и перемещение
Расстояние — это длина пути, пройденного объектом. Расстояние — скалярная величина, не зависящая от направления. Обозначение расстояния — d, а единица международной системы единиц — метр (м).
Перемещение — это изменение положения объекта. Перемещение является векторной величиной, поэтому оно состоит из величины и направления перемещения. Перемещение зависит от направления, поэтому оно может быть положительным или отрицательным. Если оно выражено в декартовых координатах, то, согласно общепринятой системе, если направление перемещения совпадает с положительной осью x и положительной осью y, то перемещение положительное. Напротив, если направление перемещения совпадает с отрицательной осью x и отрицательной осью y, то перемещение отрицательное. Направление перемещения также обычно указывается как север, восток, юг, запад. Символ перемещения — d, а единица международной системы — метр (м).
Пример задачи 1:
Ученик перемещается на восток на расстояние 2 метра. Каково расстояние и величина перемещения ученика?
a = начальное положение, b = конечное положение.
Расстояние (d) = 2 м
Величина перемещения (d) = 2 м. Направление перемещения = восток.
Пример задачи 2:
Ученик перемещается на восток на расстояние 2 метра, а затем на запад на расстояние 2 метра. Каково расстояние и величина перемещения ученика?
а = начальное и конечное положение
Расстояние (d) = 2 м + 2 м = 4 м
Величина перемещения (d) = 2 м – 2 м = 0. Конечное положение равно исходному положению, поэтому перемещения нет.
Пример задачи 3:
Ученик перемещается на восток на расстояние 2 метра, а затем на запад на расстояние 1 метр. Каково расстояние и величина перемещения ученика?
а = начальная позиция, б = конечная позиция.
Расстояние (d) = 2 м + 1 м = 3 м
Величина перемещения (d) = 2 м – 1 м = 1 м. Направление перемещения = восток.
3. Скорость и вектор скорости
Скорость — это скалярная величина, а вектор скорости — векторная. Вектор скорости состоит из величины скорости и направления скорости. Обозначение вектора скорости — v, а обозначение вектора скорости — v (скорость). Единица измерения скорости и вектора скорости в международной системе — метры в секунду (м/с).
а. Средняя скорость и средняя величина скорости
Пример задачи 1:
Ученик перемещается на восток на расстояние 2 метра за 1 секунду. Какова средняя скорость и величина средней скорости ученика?
Направление средней скорости = направление перемещения = на восток
Пример задачи 2:
Ученик перемещается на восток на расстояние 2 метра за 1 секунду, а затем перемещается на запад на расстояние 1 метр за 2 секунды. Какова средняя скорость и величина средней скорости ученика?
Направление средней скорости = направление перемещения = на восток
б. Мгновенная скорость и мгновенная величина скорости
Мгновенная скорость = очень малое расстояние, пройденное за очень короткий промежуток времени. Величина мгновенной скорости = очень малое перемещение, пройденное за очень короткий промежуток времени. Если вы когда-либо ездили на мотоцикле или автомобиле, вы наверняка видели спидометр. При езде на мотоцикле скорость мотоцикла меняется, и это отображается на спидометре.
В физике мгновенная скорость часто обозначается как скорость. Аналогично, мгновенная скорость движения часто обозначается как скорость. Обратите внимание, что мы можем заменить величину скорости движением. Это потому, что величина скорости считается равной скорости. Величина скорости считается равной скорости, потому что расстояние и величина перемещения одинаковы, если они очень малы. Хотя расстояние и величина перемещения не всегда одинаковы (сравните с обсуждением расстояния и перемещения), но если расстояние и величина перемещения очень малы, то они должны иметь одинаковое значение.
4. Ускорение
Ускорение — это векторная величина, поэтому оно определяется как величиной, так и направлением ускорения. Символ ускорения — а (ускорение). Единица измерения ускорения в системе СИ — метры в секунду в квадрате (м/с² ).
а. Среднее ускорение
Пример задачи:
Автомобиль начинает движение на восток из состояния покоя и достигает скорости 10 м/с в течение 5 секунд. Вычислите величину среднего ускорения!
Среднее ускорение направлено на восток.
В среднем скорость автомобиля увеличивается на 2 м/с каждую секунду. Если величина ускорения автомобиля постоянна, то скорость автомобиля всегда увеличивается на 2 м/с каждую секунду. Если величина ускорения автомобиля непостоянна, то скорость автомобиля не всегда увеличивается на 2 м/с каждую секунду. Возможно, скорость автомобиля увеличится на 1 м/с в первую секунду, а затем на 3 м/с во вторую. Но в среднем, за 5 секунд движения, величина скорости автомобиля увеличивается на 2 м/с каждую секунду.
б. Мгновенное ускорение
Мгновенное ускорение — это изменение скорости за очень короткий промежуток времени. Мгновенное ускорение часто называют просто ускорением. Поэтому, если говорят об ускорении, то имеют в виду именно мгновенное ускорение. Говорят, что объект испытывает ускорение, если изменяется его скорость. Скорость также является векторной величиной, которая включает в себя величину скорости и направление скорости. Таким образом, существует три условия, при которых говорят, что движущийся объект ускоряется. Во-первых, говорят, что объект испытывает ускорение, если изменяется величина скорости (направление скорости остается постоянным).
В первом примере автомобиль изначально находится в состоянии покоя (v = 0). Через одну секунду его скорость увеличивается до 5 м/с. Скорость автомобиля увеличивается, поэтому говорят, что автомобиль ускоряется. Во втором примере автомобиль изначально движется со скоростью 5 м/с. Через одну секунду автомобиль останавливается. Скорость автомобиля уменьшается, потому что говорят, что автомобиль испытывает отрицательное ускорение или замедление. Во-вторых, говорят, что объект испытывает ускорение, если изменяется направление его скорости (величина скорости остается постоянной). Направление скорости = направление перемещения = направление движения. В-третьих, говорят, что объект испытывает ускорение, если изменяется как величина, так и направление его скорости.
