Неравномерное движение. Средняя скорость неравномерного движения
Наверняка вам случалось ехать на автобусе или автомобиле из одного города в другой. Вспомните: транспортное средство время от времени тормозит, останавливается, потом снова набирает скорость... Стрелка спидометра все время колеблется и только иногда замирает на месте. Можно ли назвать такое движение равномерным? Конечно, нет. А как называют такое движение? Как его описывают?
Наблюдаем неравномерное движение
В повседневной жизни мы обычно имеем дело с неравномерным движением. Так, неравномерным является движение автобуса (рис. 11.1) и других транспортных средств, движение падающих тел, движение спортсменов на беговой дорожке. А еще вспомните, например, как катится мяч, как вы движетесь во время прогулки, на уроках физкультуры и т. д.
Неравномерное движение — это движение, при котором тело за равные интервалы времени проходит разный путь.
Обратите внимание! При неравномерном движении значение скорости движения тела со временем изменяется.
Попробуйте привести примеры неравномерного движения.
Теперь мы можем классифицировать виды механического движения (см. таблицу): по форме траектории — прямолинейное, криволинейное;
по характеру движения тела — равномерное, неравномерное.
Вычисляем среднюю скорость движения тела
Предположим, что поезд прошел 150 км (расстояние между двумя станциями) за 2,5 ч. Если разделить 150 км на 2,5 ч, получим скорость движения поезда — 60 км/ч. Но ведь поезд двигался неравномерно! В таком случае говорят, что получена средняя скорость движения поезда (рис. 11.2).
Средняя скорость движения тела кср — это
физическая величина, равная отношению всего пути I, который прошло тело, к интервалу времени t, за который этот путь пройден:
Обратите внимание! В данном случае t — это сумма времени движения тела и времени, потраченного на возможные остановки.
Анализируем график скорости неравномерного движения тела
Рассмотрим график скорости неравномерного движения некоторого тела (рис. 11.3) и определим: как двигалось тело; какой путь прошло тело за 25 с наблюдения; какой была средняя скорость движения тела на данном пути.
По графику видим, что скорость движения тела в течение первых 15 с равномерно увеличивалась от 0 до 20 м/с.
Чтобы вычислить путь, пройденный телом за это время, вспомним: числовое значение пути, который прошло тело, равно числовому значению площади фигуры под графиком скорости движения этого тела. Итак, определим площадь заштрихованного треугольника (рис. 11.4).
Из рисунка видим, что площадь заштрихованного треугольника равна половине площади прямоугольника с «длиной» 20 м/с и «шириной» 15 с. Площадь прямоугольника, в свою очередь, равна произведению его длины и ширины. Таким образом, путь 11, пройденный телом за 15 с, равен:
Следующий интервал времени t2 = 10 с тело двигалось равномерно со скоростью и2 = 20 м/с, поэтому путь й2, пройденный телом за это время, равен:
Весь путь ^ пройденный телом за 25 с наблюдения, составил 350 м:
Зная весь путь l и все время t движения тела, найдем среднюю скорость его движения:
График пути для данного движения приведен на рис. 11.5.
Обратите внимание! Путь не может уменьшаться, поэтому график пути либо поднимается, либо остается горизонтальным, но никогда не опускается.
Учимся решать задачи
Задача. Полтора часа мальчик ехал на велосипеде со скоростью 20 км/ч. Потом велосипед сломался, и последний километр пути мальчик шел пешком. Какой была средняя скорость движения мальчика на всем пути, если пешком он шел полчаса?
Анализ физической проблемы. Выполним пояснительный рисунок. Для определения средней скорости движения нужно найти путь, который преодолел мальчик, и время его движения. Время движения выражено в часах, путь — в километрах, поэтому среднюю скорость движения найдем в километрах в час.
Подставив выражения для I и t в формулу средней скорости движения, получим:
Проверим единицу, найдем значение искомой величины:
Анализ результатов. Мальчик ехал на велосипеде со скоростью ОЛ / Ч о км
20 км/ч, шел пешком со скоростью и2 = — = 2-; найденная средняя
*2 ч
скорость его движения меньше 20 км/ч и больше 2 км/ч. Результат правдоподобен.
, Подводим итоги
Неравномерное движение — это движение, при котором тело за равные интервалы времени проходит разный путь.
Виды механического движения: по форме траектории — прямолинейное и криволинейное; по зависимости скорости движения от времени — равномерное и неравномерное.
Средняя скорость движения тела равна отношению всего пути, пройденного телом, к интервалу времени, за который этот путь пройден:
Контрольные вопросы
1. Какое движение называют неравномерным? Приведите примеры.
2. Назовите виды механического движения. Приведите примеры. 3. Дайте определение средней скорости движения тела. Как ее вычислить?
4. Как по графику скорости движения тела вычислить путь, пройденный телом за определенный интервал времени?
Упражнение № 11
1. Приведите примеры: а) прямолинейного равномерного движения; б) прямолинейного неравномерного движения; в) криволинейного равномерного движения; г) криволинейного неравномерного движения.
2. Мальчик вышел из школы и пошел домой. Первый километр пути он прошел за 0,2 ч, а оставшиеся 2 км его подвез на велосипеде друг, затратив на это 0,1 ч. С какой средней скоростью двигался мальчик?
3. Поезд за 1 ч прошел 60 км. Затем он ехал еще 30 мин со скоростью 90 км/ч. Определите среднюю скорость движения поезда.
4. По графику пути тела (см. рис. 11.5) определите среднюю скорость движения тела: а) за первые 15 с наблюдения; б) за первые 20 с наблюдения; в) за последние 10 с наблюдения.
5. Первую половину времени полета самолет двигался со скоростью 600 км/ч, а остальное время — со скоростью 800 км/ч. Найдите среднюю скорость движения самолета.
6. Первую половину пути автомобиль двигался со скоростью 60 км/ч, а вторую половину — со скоростью 100 км/ч. Найдите среднюю скорость движения автомобиля.
7. На рис. 1 представлен график скорости движения автомобиля.
а) опишите, как двигался автомобиль;
б) определите путь, который проехал автомобиль;
в) узнайте, сколько времени автомобиль двигался с постоянной скоростью;
г) определите среднюю скорость движения автомобиля за первую минуту наблюдения; за все время наблюдения;
д) приведите примеры такого движения автомобиля.
8. Найдите карту железных дорог вашей области и расписание движения любой пригородной электрички. Воспользовавшись этими данными, определите средние скорости движения электрички в обоих направлениях; между несколькими промежуточными станциями.
9. Определите длину круговой орбиты искусственного спутника Земли, воспользовавшись данными рис. 2.
Экспериментальные задания
1. «Мое движение». Определите среднюю скорость, с которой вы обычно движетесь из дома в школу.
2. «Резиновый двигатель». Сделайте «резиновый двигатель» (см. рисунок). С помощью карандаша закрутите резинку и положите катушку на горизонтальную поверхность. Опишите наблюдаемое движение. Что можно «прочесть» по следу карандаша? Определите среднюю скорость движения катушки во время работы «резинового двигателя».
Физика и техника в Украине
Борис Евгеньевич Патон родился в 1918 г. в Киеве. Мировую славу ему принесли исследования в области электродуговой сварки и создание сварочных автоматов, используемых в различных отраслях промышленности и строительства.
В 1953 году Б. Е. Патон стал директором Института электросварки имени Е. О. Патона (Киев). Ученый возглавил исследования, в результате которых сформировалось совершенно новое направление в современной металлургии, получившее признание во всем мире.
Под руководством Б. Е. Патона создан электрошлаковый процесс для повышения качества нержавеющих сталей, начата сварка в космосе. Ученый предложил и реализовал на практике способ соединения (сварки) живых тканей во время хирургических операций. Эта методика сохранила жизнь тысячам больных и сейчас используется во всем мире.
В 1958 г. ученый был избран действительным членом Академии наук Украины, а с 1962 г. является ее неизменным президентом.
Это материал учебника Физика 7 класс Барьяхтар, Довгий
Автор: admin от 24-01-2017, 07:23, Переглядів: 3393