§ 25. Путь и перемещение

Если мы хотим изучить движение тела, то нам необходимо знать из какой точки оно начало двигаться, в какую точку оно переместилось, и какое расстояние при этом оно прошло. Для определения результата движения необходимо одновременно указать и направление движения, и расстояние между точками начального и конечного положения тела. Для того, чтобы определить куда переместилось тело вводят особую физическую величину, которая одновременно указывает и направление движения, и величину расстояния между этими точками. Эту величину назвали перемещением.

Перемещение - это направленный отрезок, соединяющий начальное и конечное положение тела.

Величины, которые указывают направление и имеют численное значение, называются векторными. Обозначают их буквами со стрелочками над ними.

Так, например, перемещение является векторной величиной и обозначается буквой .

В международной системе единиц СИ единицей измерения перемещения является метр. Записывается это так:

.

Величины, определяемые только численным значением, называются скалярными величинами, например, объем, время, температура, путь.

Для того, чтобы дать полную характеристику некоторой физической величины, необходимо:

1. дать ее физический смысл;

2. ввести буквенное обозначение, т.е. символ;

3. записать формулу, по которой рассчитывается эта величина;

4. ввести единицы измерения величины:

5. назвать прибор, который измеряет эту величину.

Тело может попасть из одной и той же точки в другую точку, двигаясь по разным траекториям (см.рис.3.6). Величина перемещения при этом будет одна и та же, а длина траектории разная.

Длина траектории, по которой двигалась точка, называется пройденным путем.

Обозначается пройденный путь буквой . .

Рис.3.6

На рис.3.7 изображено движение трех тел. На ней отмечены три туристических маршрута. Укажите их траектории и перемещения.

Рис.3.7

Необходимо помнить, что путь и перемещение – это не одно и то же. У них разная физическая сущность. В то же время численные значения пути и перемещения точки могут быть равными. Это возможно при движении тела по прямой линии в одном направлении.

Вопросы для самоконтроля:

1. В чем состоит разница между вектором и скаляром?

2. Какая физическая величина называется перемещением?

3. Какая физическая величина называется путем?

4. В чем состоит разница между перемещением и путем?

5. Может ли численное значение перемещения быть а) больше; б) меньше; в) равным численному значению пути? Приведите примеры таких движений.

§ 26. Скорость

Человеку нравится ощущение скорости, не случайно в олимпийском девизе на первом месте стоит слово «быстрее».

Посмотрев внимательно на рис.3.8, мы не сможем определить, движутся или покоятся три машины, изображенные на верхнем рисунке.

Если известно расположение тел только для одного момента времени, то по этому расположению нельзя определить состояние движения тел в этот момент. Всякий раз, когда нам необходимо определить характер движения тела в данный момент времени, необходимо знать его положение через некоторое время. И только сравнив положения машин (см. рис.3.8) через этот промежуток времени можно отметить, что, первая машина осталась в покое, вторая и третья двигались, но по-разному.

Для того чтобы выяснить характер движения тела, т.е. определить стоит оно, или движется быстро или медленно, по прямой или поворачивает, нам необходимо сравнить положения тела для двух близких моментов времени. В результате этого сравнения мы можем узнать быстроту изменения перемещения. Чтобы оценить быстроту изменения перемещения за рассмотренный промежуток времени вводят новую физическую величину, которую назвали скоростью.

Скорость – это физическая величина, характеризующая быстроту движения тела и равная отношению малого перемещения ко времени, за которое это перемещение произошло.

рис.3.8

Даже если величина скорости второй и третьей машин одинаковые, их движение все равно отличается, так как одна из них движется прямолинейно, а другая меняет направление движения. Как мы уже знаем, чтобы учесть и этот факт, в физике ввели особые величины, которые назвали векторными величинами.

Скорость – это векторная величина. Обозначается скорость буквой .

Напоминаем, что перемещение тоже является векторной величиной.

В курсе 7 класса мы изучаем самое простое движение – прямолинейное, при котором траектория движения – прямая линия. Понятно, что при таком движении направление скорости меняться не будет. Величину скорости в этом случае вычисляют по формуле:

А направление движения уже задано, так как была выбрана координатная прямая, вдоль которой происходит движение. Поэтому нет необходимости ставить знак вектора.

В международной системе единиц СИ скорость измеряется в метрах в секунду

На практике часто применяется и такая единица скорости, как километр в час ( ).

Измеряют скорость с помощью особого прибора – спидометра. Если спидометр показывает скорость, равную 1 м/с, то это означает, что перемещение тела за 1 с равно 1 м. Ясно, что если одно тело совершает перемещение 100 м за 1 с, а другое 100 м за 10 с, то скорость второго меньше скорости первого.

Скорость является основной характеристикой механического движения, которая выражает саму сущность этого движения. Она определяет отличие между неподвижным и движущимся телами.

В силу резко континентального климата в Казахстане ветра дуют порывами, иногда их скорость достигает 200 км/ч. Самое продуваемое место в республике – Джунгарские ворота: скорость ветра в них в достигает 360 км/ч. Энергию ветра можно использовать для получения электрического тока.

При решении практических задач часто приходится переходить от одних единиц измерения в другие. Для перевода значения скорости, выраженного в километрах в час, в метры в секунду нужно данное значение разделить на 3,6. Пример: 54 = = =15 .

Для того, чтобы перевести значение скорости, выраженное в метрах секунду, в километры в час, нужно это значение умножить на 3,6.

Пример: 12 =12

Наукой установлено, что существует предельное значение скорости движения материальных объектов, равное скорости света в вакууме:

Это самая большая скорость в природе.

Представим себе, что два автомобиля движутся со скоростью 50 км/ч вдоль одной прямой, но в разные стороны (см. рис.3.9)

К ак отразить тот факт, что движение происходит в разных направлениях? Для этого используют следующий прием: скорость тела совпадающего по направлению с выбранным направлением считается положительной, а скорость тела, движущегося в противоположном направлении, считается отрицательной. Записывается это так: ; .

Вопросы для самоконтроля:

1. Какая физическая величина называется скоростью?

2. Можно ли определить местонахождение тела, зная только модуль скорости?

3. Скорость величина векторная или скалярная? Обоснуйте свой ответ.

4. Назовите единицы измерения скорости.

5. Каким образом км/ч переводят в м/с?

6. Каким образом можно перевести м/с в км/ч?

7. Иногда говорят: тело движется со скоростью -20 м/с. Что это означает?