Швидкість. Одиниці швидкості

 

Автомобіль, що рухається рівномірно, випереджає людину, яка йде рівномірно тому, що рухається швидше від неї. Літак рухається швидше, ніж автомобіль, а штучний супутник Землі — швидше, ніж літак. Рухи всіх цих тіл відрізняються між собою швидкістю.

Швидкість тіла при рівномірному русі показує, який шлях про­ходить тіло за одиницю часу.

Наприклад, якщо за кожну годину автомобіль, проходить 65 км, а літак пролітає 600км, то кажуть, що швидкість автомобіля 66 кілометрів за годину, а швидкість літака 600кілометрів за годину.

Щоб визначити швидкість тіла при рівномірному русі, треба шлях, пройдений тілом за який-небудь проміжок часу, поділити на цей проміжок часу.

Позначимо всі величини, що входять у цей вираз буквами: S — шлях, t — проміжок часу, за який пройдено шлях, V — швидкість; тоді дістанемо формулу для обчислення швидкості:

За одиницю швидкості беруть швидкість такого рівномірного руху, при якому рухоме тіло за 1 секунду проходить шлях, що дорівнює 1м.

Цю одиницю швидкості записують так 1м/сек.

Використовують і інші одиниці швидкості 1км/год.

Транспортні засоби рухаються нерівномірно. На зупинках їх швидкість дорівнює нулю, потім вона збільшується, а перед наступною зупинкою зменшується. При такому русі говорять про середню швидкість руху на даному відрізку шляху або за певний проміжок часу руху.

Щоб визначити швидкість, пройдений шлях ділять на час руху, тобто роблять так само, як і при обчисленні швидкості рівномірного руху.

 

або

Розглянемо приклад. Відстань міх двома містами 3200 км. Поїзд, рухаючись нерівномірно, проходить цей шлях за 64 години. Знайти середню швидкість поїзда.

S= 3200км

t= 64 год           

V-?

 

Середня швидкість поїзда 50км за год.

Таблиця швидкості різних тіл:

 

№ з/п		Швидкість км/год
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.	Пішохід Велосипедист Трактор Пароплав Вантажний автомобіль Поїзд Легковий автомобіль Електропоїзд “ЕР - 200” Літак Ракета	5 15 30 60 75 90 120 200 450 25 000

 

1. Який рух навивається рівномірним?

2. Наведіть приклади рухів, близьких до рівномірного.

3. Який рух називається нерівномірним?

4. Наведіть приклади нерівномірного руху.

5. Що показує швидкість рівномірного руху?

6. Як визначити швидкість руху, знаючи шлях та час, протягом якого його пройдено?

7. Які одиниці швидкості ви знаєте?

8. Яку швидкість мають на увазі, коли говорять про швидкість руху автомобіля, літака?

9. Як визначити швидкість нерівномірного руху? Записати формулу швидкості.

 

Розв'яжіть задачі.

 

1. Велосипедист за 30 хв. проїхав шлях 6000 м. Обчисліть серед­ню швидкість руху велосипедиста /в м/сек/.

2. Електровоз за 4 год проїхав шлях 360км. Яка середня швидкість руху електровоза?

3. Два автомобілі рухаються рівномірно. Перший протягом 5 хв. проходить 6км, а другий протягом 3 сек — 90м. Швидкість якого автомобіля більша? /Швидкість виразити у м/сек/.

4. Знайти швидкість руху мотоцикліста, коли відомо, що він за 3 год. пройшов шлях І30,5 км.

5. Швидкість течії ріки 5км/год. На яку відстань перемістить­ся пліт, що пливе за течією за 3 год?

6. Перша космічна швидкість /швидкість, яку повинне мати тіло, щоб стати штучним супутником Землі/ дорівнює 8 км/с. Яку відстань пройде ракета за 1 хв, якщо вона летить з такою швидкістю?

7. Через який час ракета, запущена з поверхні Землі з швидкістю 8 км/с, перебуватиме від неї на відстані 480км?

8. Поїзд рухається із швидкістю 48км/год. За скільки годин він пройде шлях, що дорівнює 604км?

9. Віддаль між двома пристанями 144км. Скільки часу потрібно буде пароплавові, щоб пройти між зазначеними пристанями туди і назад, якщо швидкість пароплава у стоячій воді 14 км/год, а швидкість течії 2 км/год?

ВЗАЄМОДІЯ ТІЛ.

ІНЕРЦІЯ.

 

Ми з досвіду знаємо, що коли яке-небудь тіло перебуває в спокої, то саме воно, без ніякої причини, не почне рухатись.

Покладена на стіл книжка лежить на місці, поки хто-небудь не перекладе її на інше місце. Поїзд стоїть на місці доти, поки тепловоз його не потягне. Куля, вкладена в рушницю, не вилетить доти, поки її не виштовхнуть порохові гази.

У всіх випадках, для того, щоб вивести тіло з стану спокою, на нього повинне подіяти яке-небудь інше тіло, або, як кажуть, на тіло повинна подіяти сила.

Часто доводиться спостерігати, як рухається велосипедист, не працюючи педалями. Досить довго рухається автомобіль після вимкнення двигуна. Куля, виштовхнута з рушниці пороховими газами, продовжує рух і поза рушницею, де на неї вже не діють порохові гази.

Однак зрештою всі згадані тіла з часом зупиняються. Чому? Щоб відповісти на це запитання, виконаємо дослід.

Установимо похило на столі дошку. На невеликій відстані від кінця дошки насиплемо купку піску. На похилу дошку ставимо візок. Візок скочуючись, потрапляє у пісок і швидко зупиняється /мал. 65а/. Вирівнявши пісок, знову пускаємо візок по дошці з попередньої висоти. Тепер візок проходять більшу відстань по столу /мал. 65б/. Якщо ж зовсім прибрати пісок з шляху візка, то до зупинки він пройде ще більшу відстань /мал. 65в/.

Отже, чим менша дія іншого тіла на візок, тим довше зберігається його рух, тим цей рух ближчий до рівномірного.

Прикладом руху тіл при наявності дуже малого опору може бути рух штучних супутників Землі. Верхні розріджені шари атмосфери чинять незначний опір їх рухові, тому супутники можуть обертатись навколо Землі тривалий час.

Якби перешкод рухові зовсім не було, то будь-яке тіло, при­ведене в рух, продовжувало б рухатися як завгодно довго.

Спостереження показують, що тіло, яке рухається прямолінійно, саме по собі не може змінити і напрям свого руху. Велосипедист, повертаючи руль, змінює напрям руху коліс велосипеда.

Отже, тіло, яке перебуває в спокої, само собою /без дії на нього інших тіл/ не може почати рухатися, а рухоме тіло само собою не може ні зупинитися, ні змінити напряму свого руху.

Властивість тіла зберігати стан спокою або прямолінійного рівномірного руху називається інерцією тіла.

(Інерція — латинське слово, означає "нерухомість").

Автомобіль з вимкненим двигуном зберігав би швидкість свого руху. Але на нього діє сила тертя, тому швидкість його зменшується і він поступово зупиняється. Шлях, що його проходять автомобіль після вимкнення двигуна до повної зупинки, називається гальмівним шляхом. Наприклад, автомобіль “Таврія”, що рухається по асфальто­вому шосе зі швидкістю 50 км/год, після вимкнення двигуна пройде до повної зупинки 355 м. Ця відстань і буде гальмівним шляхом. Якщо навіть загальмувати колеса автомобіля, то все-таки деякий час він буде рухатися, ковзаючи колесами по дорозі.

Переходити дорогу перед рухомим транспортом дуже небезпечно, бо жодну машину не можна вмить зупинити.

У розглядуваних прикладах: ми часто вживали слово сила тертя, сила опору повітря, сила тяжіння. Отже, причиною зміни швидкості тіл є дія інших тіл.

Сила — причина зміни швидкості тіла.

Пасажир у машині, вагоні, човні при кожному сповільненні руху нахиляється вперед, при кожному прискоренні руху відхиляється назад, при кожному повороті відхиляється до зовнішнього боку кривизни шляху.

Предмети, що їх викидають з літака, вагона, спершу летять за нами, але під впливом сили тяжіння відхиляються від прямолінійно­го шляху.

1. Чому швидкість тіл змінюється? Наведіть приклади.

2. Як рухалося б тіло, якби на нього не діяли інші тіла?

3. Що називається інерцією?

4. Що називається силою?

5. На малюнку 66 показано спосіб насаджування молотка на рукоятку. Поясніть його.

6. На малюнку 67 показано як можна надати залізку рубанка потрібного положення. Чому від удару по залізку воно входить у рубанок, а від удару по колодці — виходить з нього?

7. У який бік падає людина, яка спіткнулася? яка посковзнулася?

8. Як змінилась швидкість руху вагонів, зображених на малюнку 68?

9. Як вистрибувати з вагона, який швидко рухається?

10. Що треба робити при швидкій їзді на велосипеді на поворотах?

ВЗАЄМОДІЯ ТІЛ.

 

Ще раз розглянемо чому тіло починав рухатись або змінить свою швидкість.

На мал.69а зображено візок з прикріпленою до нього пружною пластинкою. Пластинку зігнуто і зв’язано ниткою. Візок перебував у спокої відносно стола. Чи почне він рухатися, якщо пластинка ви­прямиться? Перепалимо нитку. Пластинка різко випрямляється, але візок залишається на попередньому місці /мал. 69б/.

Тепер з другого боку від пластинки поставимо ще один такий самий візок /мал. 70а/. Коли перепалити нитку, обидва візки поч­нуть рухатися і роз'їдуться в різні боки /мал. 70б/. Ми бачимо, щоб змінити швидкість візка, потрібне друге тіло — другий візок.

Раз обидва візки стали рухатися відносно стола, то вони обидва подіяли один на одного.

Отже, дія тіла на інше тіло не може бути односторонньою. Обидва тіла діють одне на одне - вони взаємодіють. Так, наприклад, куля перед пострілом перебуває в спокої відносно рушниці. Під час пострілу куля й рушниця взаємодіють і рухаються в різні боки. Від­бувається явище відбою.

Коли людина, що сидить у човні, відштовхує від себе рукою інший човен, то і її човен також починає рухатись у протилежний бік.

Людина стрибає з човна на берег /мал. 72/. Людина став на край. човна і відштовхується від нього, тобто штовхає його назад. При цьому човен діє на людину і вона набуває швидкості в напрямі до берега. Дія людини на човен проявляється в тому, що він відходить у бік, протилежний стрибку.

На мал. 73 зображено два хлопчики, які стоять на візках. У рухах у них вірьовка. Коли хлопчики натягують вірьовку, то обидва вони разом з візками почнуть рухатись назустріч один одному. Сили, які при цьому прикладені до хлопчиків, виявляються завжди рівними і протилежно напрямленими, незалежно від того, як хлопчики на­тягують вірьовку (діюча і протидіюча сила).

Отже, в усіх випадках сили, з якими два тіла діють одне на друге, рівні за величиною і протилежні за напрямом.

Ноги людини і тварин, ведучі колеса автомобіля і тепловоза при русі відштовхуються від землі, гребний гвинт пароплава — від води, птах і гвинт літака під час польоту — від повітря. У всіх таких випадках. відштовхуюче і відштовхуване тіла починають рухатися в протилежних напрямах.

Сили дії і протидії завжди рівні і протилежно напрямлені, але ніколи одна одну не зрівноважують, оскільки вони прикладені до різних тіл.

Якщо кінь везе воза, то це не означає, що сила, з якою він тягне воза, більша від сили, з якою віз тягне коня у протилежну сторону. Ці сили рівні за величиною. Але ні кінь, ні віз, внаслідок самої тільки взаємодії один з одним, не можуть почати рухати­ся обидва в одному і тому ж напрямі. Для цього необхідна третя сила, прикладена одночасно і до коня, і до воза. Така сила виникав при взаємодії коня з Землею. Кінь підковами відштовхує Землю в одну сторону, а Земля штовхає коня з возом у другу.

1. Опишіть досліди, які показують, що тіла починають рухатися Тільки тоді, коли вони взаємодіють з іншими тілами.

2. Наведіть приклади, які показують, що внаслідок взаємодії змінюються швидкості обох тіл.

3. Опишіть явища взаємодії на прикладі, зображеному на малюнку 72.

4. Порівняйте явища, зображені на мал. 70 і 71.