Cum este viteza în fizică. Cum se definește viteza în fizică

Cine crezi că se mișcă mai repede agronomul Vasechkin, mașina Renault sau un avion Boeing? Care dintre ele va ajunge mai repede de la Moscova la Krasnodar? Răspunsul este evident că Renault este mai rapid decât Vasechkin, dar mai lent decât Boeing.

Adică, nu numai că știm cum se mișcă obiecte diferite, dar putem compara și vitezele lor. Și care este viteza în fizică? Cum de a găsi viteza corpului și care este unitatea de măsură a vitezei?

Speed in physics: cum sa gasesti viteza?

În clasa 7, fizica introduce conceptul de viteză. Fără îndoială, în acest moment, toți elevii sunt deja familiarizați cu acest cuvânt și reprezintă ceea ce înseamnă. De asemenea, ei știu că viteza este măsurată în km / h. Dar este puțin probabil ca ei să fie capabili să explice ce viteză este în fizică, ce unități de viteză sunt. De aceea, acest concept simplu, aparent, necesită clarificare și analiză.

În fizică, viteza mișcării Vasechkin, Renault și Boeing este numită viteza mișcării lor. Și această viteză caracterizează calea pe care fiecare participant al acestei călătorii o depășește pe unitate de timp. Și dacă în zbor distanța de 1350 de kilometri între Moscova și Krasnodar ne depășim în două ore, cu mașina vom avea nevoie de cel puțin 15 ore, iar apoi pe jos, Vasechkin, fără piedici, va putea să-și petreacă întreaga vacanță într-un ritm rapid și să ajungă la loc doar pentru să-ți săruți soacra, să încercați clătite și să ajungeți într-un avion la Moscova pentru a ajunge la lucru luni. În consecință, pe unitatea de timp pe oră avionul va zbura la 670 de kilometri, mașina va călători cu 90 de kilometri, iar Vasechkin turistic scade până la cinci kilometri de drum. Și apoi spun că viteza aeronavei este de 670 kilometri pe oră, mașini de 90 de kilometri pe oră și un pieton este de 5 km / h. Adică viteza este determinată prin împărțirea distanței parcursă de o unitate de timp cu o oră, un minut sau o secundă.

Unități de viteză

În practică, se utilizează unități ca km / h, m / s și altele. Indicați viteza literei v, distanța literei s și timpul de ridicare a literei t. Formula pentru găsirea vitezei în fizică arată astfel: v = (s) / (t).

Și dacă trebuie să recalculam viteza nu în kilometri pe oră, ci în metri pe secundă, recalcularea are loc după cum urmează. Deoarece 1 km = 1000 m și 1 h = 60 min = 3600 s, putem scrie: 1 km / h = (1000 m) / (3600 s). Apoi, viteza aeronavei va fi egală cu: 670 km / h = 670 × (1000 m) / (3600 s) = 186 m / s

Pe lângă valoarea numerică, viteza are de asemenea o direcție, prin urmare, în cifre, viteza este indicată de o săgeată și se numește o cantitate vectorică.

Viteza medie în fizică

Să mai observăm încă un lucru. În exemplul nostru, șoferul mașinii a condus mașina la o viteză de 90 km / h. Pe autostradă, el putea conduce în mod egal la o astfel de viteză pentru o lungă perioadă de timp. Dar, în timp ce mergea de-a lungul diferitelor orașe, se opri apoi la semafoare, apoi se târî în blocaje de trafic și, la intervale scurte de timp, luă o viteză bună. Ie viteza sa pe diferite părți ale căii a fost inegală. În acest caz, introduceți conceptul de viteză medie. Viteza medie în fizică este notată v_sr și numără, precum și viteza cu mișcare uniformă. Luați doar distanța totală a căii și împărțiți-o cu timpul total.

Să facem experiența. Instalați un dropper pe cărucior (figura 11). Picăturile de lichid colorat cad din picături la intervale regulate. Dacă atașăm o încărcătură căruciorului (așa cum se arată în figura 11), atunci la o anumită valoare a acestuia, distanțele dintre piese lăsate de picături pe hârtie (atunci când căruciorul se mișcă) pot fi egale. Aceasta înseamnă că căruța se deplasează în același mod pe perioade egale de timp. Întorsând supapa de scurgere astfel încât picăturile să cadă mai des, repetăm experimentul. În acest caz, urmele picăturilor sunt la fel de distanțate unele de altele, deși mai mici decât în primul experiment. Aceasta înseamnă că, pentru perioade mai puțin egale, căruța se deplasează în același mod.

Dacă un corp merge în același fel în orice interval de timp egal, atunci se numește mișcarea acestuia uniformă.

Viteza de mișcare este caracterizată de o cantitate fizică numită viteză. Se știe că un avion se mișcă mai repede decât o mașină, iar un satelit artificial al Pământului se mișcă mai repede decât un avion.

Viteza corpul în mișcare uniformă arată modul în care corpul călătorește pe unitatea de timp. De exemplu, dacă pentru fiecare oră un pieton trece 3 km și avionul zboară la 900 km, atunci se spune că viteza unui pieton este de 3 km / h, iar viteza avionului este de 900 km / h.

Daca se stie ca acelasi pieton trece de 6 km la fiecare doua ore, atunci pentru a sti in ce fel calatoreste in 1 ora, aceste 6 km trebuie sa fie impartite in 2 ore. In acelasi timp, vom ajunge din nou la 3 km / h.

Astfel, pentru a determina viteza corpului cu o mișcare uniformă, este necesar să împărțim cărarea parcursă de corp în timpul mișcării, T. E.

Denumiți toate valorile din această expresie cu litere latine:

s - calea v - viteza, t - timp.

Apoi, formula pentru găsirea vitezei poate fi reprezentată după cum urmează:

În SI, viteza unei astfel de mișcări uniforme este luată ca o unitate de viteză, în care un corp în mișcare în 1 s seamănă unei căi egale cu 1 m. Această unitate este desemnată sau 1 m / s (citiți "metru pe secundă").

În practică, se utilizează adesea o altă unitate de viteză: 1 km / h. Găsiți conexiunea între diferitele unități de viteză. Deoarece 1 km = 1000 m, și 1 h = 60 min = 3600 s, putem scrie:

Luați în considerare un exemplu. Să presupunem că doriți să exprimați viteza aeronavei, egală cu 720 km / h, în metri pe secundă. Conversia kilometrilor în metri și o oră pe secundă

Cu mișcare uniformă, valoarea numerică a vitezei nu se modifică. Dacă, de exemplu, viteza corpului este de 60 km / h, atunci această valoare va rămâne aceeași pe toată mișcarea.

Dar, pe lângă valoarea numerică, viteza are o direcție proprie. Prin urmare, în figuri, viteza corpului este reprezentată ca o săgeată (Figura 12). Săgeata indică direcția vitezei (și, prin urmare, mișcarea) corpului.

Valorile care au o direcție în spațiu sunt numite vectori sau doar vectori. Viteza este o cantitate vectorială. Mărimea vectorului, așa cum vom vedea mai târziu, este de asemenea forță. Pe de altă parte, astfel de cantități ca vectori de masă, cale, volum, nu sunt: nu au direcții în spațiu și sunt caracterizate doar de o valoare numerică.

Tabelul 2 prezintă valorile unor viteze aflate în natură.

Tabelul 2

Viteze de conducere, m / s

Nu toate mișcările prezentate în tabelul 2 sunt uniforme. Numai undele de sunet, lumină și radio se propagă în anumite condiții cu o viteză constantă. Vitezele celorlalte corpuri variază în procesul de mișcare. Prin urmare, pentru ele sunt indicate valorile medii sau cele mai ridicate care pot fi obținute de aceste organisme.

Propuneri în care viteza corpului în diferite părți ale traiectoriei este diferită sunt numite inegal.

Miscari inegale caracterizeaza viteza medie. Viteza medie a mișcării inegale este aceeași cu viteza mișcării uniforme, adică cărarea parcursă de corp este împărțită de timpul de mișcare: Numai valoarea obținută în același timp poate să nu coincidă cu viteza corpului în anumite zone ale traiectoriei. Cu mișcare neuniformă, corpul în unele zone are o viteză mai mică, în altele - mai mult. De exemplu, un tren care pleacă de la o stație începe să se miște mai rapid și mai rapid. Apropiind stația, el, dimpotrivă, încetinește mișcarea.

Numai cu o mișcare uniformă, viteza corpului pe întreaga traiectorie are o valoare numerică constantă.

Cunoscând viteza și timpul unei mișcări uniforme a corpului, se poate calcula calea călătorită de corp. Din formula (6.1) rezultă că
(6.2)
Astfel, pentru a găsi cărarea parcursă cu o mișcare uniformă, este necesară multiplicarea vitezei corpului până la momentul mișcării.
Dacă știți calea și viteza, puteți găsi timpul de mișcare. Din formula (6.2) obținem
(6.3)
Astfel, pentru a găsi timpul de mișcare, este necesar să împărțiți calea parcursă de corp în viteza sa.

1. Ce mișcare se numește uniformă? 2. Ce arată viteza mișcării uniforme? 3. Cum se determină viteza cu mișcare uniformă? 4. Cum este distanța parcursă, dacă știți viteza și timpul de mișcare? 5. Cum este timpul de mișcare, dacă cunoașteți calea și viteza mișcării? 6. Ce mișcare se numește neuniform? 7. Cum ar trebui să se schimbe condițiile experimentului din figura 11 astfel încât mișcarea căruciorului să devină neuniformă? Cum se vor schimba distanțele dintre pistele lăsate de picăturile care se încadrează? 8. Cum este viteza medie? 9. Ce valori se numesc vectori? Cum sunt reprezentate în imagini?
Sarcinile experimentale. 1. Determinați viteza medie la care executați 100 m. 2. Dacă aveți o mașină cu ceas de jucărie la domiciliu, atunci după efectuarea măsurătorilor necesare, găsiți viteza medie la care se mișcă. Rezultatele măsurătorilor și calculelor se scriu într-un notebook.

Viteza - Aceasta este o caracteristică cantitativă a mișcării corpului.

Viteza medie - este o cantitate fizică egală cu raportul vectorului de mișcare a unui punct cu intervalul de timp Δt pentru care a avut loc această mișcare. Direcția vectorului de viteză medie coincide cu direcția vectorului de deplasare. Viteza medie este determinată de formula:

Viteza instantanee, adică viteza la un moment dat este o cantitate fizică egală cu limita la care viteza medie tinde cu o scădere infinită în intervalul de timp Δt:

Cu alte cuvinte, viteza instantanee la un moment dat în timp este raportul unei deplasări foarte mici într-o perioadă foarte mică de timp în care sa produs această deplasare.

Vectorul de viteză instantanee este direcționat tangențial la traiectoria corpului (figura 1.6).

Fig. 1.6. Vector de viteză instantanee.

În sistemul SI, viteza este măsurată în metri pe secundă, adică unitatea de viteză este considerată a fi viteza unei astfel de mișcări uniforme drepte, în care într-o secundă corpul călătorește un metru. Unitatea de viteză este indicată prin m / s. Adesea, viteza este măsurată în alte unități. De exemplu, când se măsoară viteza unei mașini, a unui tren etc. unitatea folosită în mod obișnuit este kilometrul pe oră:

1 km / h = 1000 m / 3600 s = 1 m / 3,6 s

1 m / s = 3600 km / 1000 h = 3,6 km / h

Adăugarea vitezei

Vitezele mișcării corpului în diferite sisteme de referință sunt legate de clasic viteză adăugare lege.

Viteza corpului față de sistem de referință fix egală cu suma vitezelor corporale din sistem de referință mobil iar cel mai mișcare sistem de referință este relativ fix.

De exemplu, un tren de pasageri se deplasează pe calea ferată cu o viteză de 60 km / h. O persoană trece prin acest tren la o viteză de 5 km / h. Dacă luăm în considerare stația de cale ferată și o luăm ca sistem de referință, atunci viteza unei persoane față de sistemul de referință (adică, relativ la calea ferată) va fi egală cu adunarea vitezelor trenului și a persoanei, adică

60 + 5 = 65, dacă o persoană merge în aceeași direcție cu trenul

60 - 5 = 55 în cazul în care persoana și trenul se deplasează în direcții diferite

Cu toate acestea, acest lucru este valabil numai dacă persoana și trenul se mișcă pe aceeași linie. Dacă o persoană se mișcă dintr-un unghi, va trebui să țineți cont de acest unghi, amintiți-vă că viteza este vector cantitatea.

Și acum vom lua în considerare exemplul descris mai sus mai detaliat - cu detalii și imagini.

Deci, în cazul nostru, calea ferată este sistem de referință fix. Trenul care merge pe acest drum este sistem de referință mobil. Masina pe care persoana călătorește face parte din tren.

Să se asocieze cu sistemul de referință fix (Fig.1.7) sistemul de coordonate XOY și cu sistemul de referință în mișcare - sistemul de coordonate X P O P Y P (vezi și secțiunea Sistemul de Referință). Și acum să încercăm să găsim viteza unei persoane în raport cu un sistem de referință fix, adică relativ la calea ferată.

Este lege. În exemplul nostru, mișcarea unei persoane în raport cu o cale ferată este egală cu suma mișcărilor unei persoane în raport cu o mașină și cu o mașină în raport cu o cale ferată.

Fig. 1.7. Legea mișcărilor adiționale.

Aceasta este legea viteze de adăugare:

Viteza corpului față de cadrul fix de referință este egală cu suma vitezelor corpului în cadrul mișcării de referință și viteza cadrului mobil de referință în raport cu cea fixă.

Speed in physics: cum sa gasesti viteza?

În clasa 7, fizica introduce conceptul de viteză. Fără îndoială, în acest moment, toți elevii sunt deja familiarizați cu acest cuvânt și reprezintă ceea ce înseamnă.

De asemenea, știți că viteza este măsurată în km / h și indicată prin litera V.

Dar este puțin probabil ca ei să fie capabili să explice ce viteză este în fizică, ce unități de viteză sunt. De aceea, acest concept simplu, aparent, necesită clarificare și analiză.

În fizică, viteza de mișcare a lui Vasechkin, Renault și Boeing numit viteza mișcării lor. Și această viteză caracterizează calea pe care fiecare participant al acestei călătorii o depășește pe unitate de timp. Și dacă în zbor distanța de 1350 de kilometri între Moscova și Krasnodar ne depășim în două ore, cu mașina vom avea nevoie de cel puțin 15 ore, iar apoi pe jos, Vasechkin, fără piedici, va putea să-și petreacă întreaga vacanță într-un ritm rapid și să ajungă la loc doar pentru să-ți săruți soacra, să încercați clătite și să ajungeți într-un avion la Moscova pentru a ajunge la lucru luni.

În consecință, pe unitatea de timp pe oră avionul va zbura la 670 de kilometri, mașina va călători cu 90 de kilometri, iar Vasechkin turistic scade până la cinci kilometri de drum. Și apoi spun că viteza aeronavei este de 670 kilometri pe oră, mașini de 90 de kilometri pe oră și un pieton este de 5 km / h. Adică viteza este determinată prin împărțirea distanței parcursă de o unitate de timp cu o oră, un minut sau o secundă.

Unități de viteză

V = s / t,

Unde s este distanța parcursă.
t - timpul petrecut pentru depășirea acestei căi

Pe lângă valoarea numerică, viteza are de asemenea o direcție, prin urmare, în cifre, viteza este indicată de o săgeată și se numește o cantitate vectorică.

Viteza medie în fizică

Ie viteza sa pe diferite părți ale căii a fost inegală. În acest caz, introduceți conceptul de viteză medie. Viteza medie în fizică este notată V rH și numără, precum și viteza cu mișcare uniformă. Luați doar distanța totală a căii și împărțiți-o cu timpul total.