Равномерное и неравномерное прямолинейное движение. Скорость, сложение скоростей. Средняя скорость. Мгновенная скорость

1. Прямолинейное движение

Механическое движение — это изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени.

Прямолинейное движение — это механическое движение, при котором траектория тела представляет собой прямую линию.

Для описания движения необходимо выбрать систему отсчёта, состоящую из тела отсчёта, связанной с ним системы координат и часов.

Основные характеристики движения:

• Траектория — линия, по которой движется тело.

• Путь (S) — длина участка траектории, пройденного телом. Это скалярная величина, измеряемая в метрах (м).

• Перемещение ($\vec{s}$) — вектор, соединяющий начальное положение тела с конечным.

• Время (t) — продолжительность движения, измеряемая в секундах (с).

• Скорость ($\vec{v}$) — векторная физическая величина, характеризующая быстроту и направление движения тела.

Прямолинейное движение может быть равномерным и неравномерным.

2. Равномерное прямолинейное движение

Равномерное прямолинейное движение — это движение, при котором тело за любые равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения.

При таком движении скорость тела остаётся постоянной как по модулю, так и по направлению:

Например, автомобиль, движущийся по прямой дороге с постоянной скоростью 60 км/ч, совершает равномерное прямолинейное движение.

Модуль скорости определяется по формуле:

где $v$ — скорость тела, $S$ — пройденный путь, $t$ — время движения.

Отсюда можно выразить путь и время:

Уравнение равномерного прямолинейного движения:

где $x$ — координата тела в момент времени $t$, $x_0$ — начальная координата, $v_x$ — проекция скорости на ось координат.

Если тело движется в положительном направлении оси $Ox$, то $v_x>0$. Если в противоположном направлении, то $v_x<0$.

График зависимости координаты от времени $x(t)$ представляет собой прямую линию, а график зависимости проекции скорости от времени $v_x(t)$ — горизонтальную прямую.

3. Неравномерное прямолинейное движение

Неравномерное прямолинейное движение — это движение вдоль прямой, при котором скорость тела изменяется с течением времени.

При таком движении тело за равные промежутки времени может проходить разные расстояния.

Примерами являются разгоняющийся автомобиль, тормозящий поезд или свободно падающее тело без учёта сопротивления воздуха.

Неравномерное движение может быть ускоренным или замедленным.

При ускоренном движении модуль скорости увеличивается, а при замедленном — уменьшается.

Важным частным случаем неравномерного движения является равноускоренное прямолинейное движение, при котором ускорение остаётся постоянным:

Ускорение характеризует быстроту изменения скорости:

Для равноускоренного прямолинейного движения справедливы формулы: