
Скорость, которую имеет тело в данный момент времени и в данной точке траектории, называют мгновенной скоростью.
При равномерном прямолинейном движении скорость тела определяется отношением его перемещения к промежутку времени, за который совершено это перемещение. Что же означает скорость в данной точке или в данный момент времени? Допустим, что некоторое тело (как всегда, мы в действительности имеем в виду какую-то определенную точку этс=го тела) движется прямолинейно, но не равномерно. Как вычислить его мгновенную скорость в некоторой точке А его траектории? Выделим небольшом участок l на этой траектории, включающий точку А (Рис. 1)
Малое перемещение
тела на этом участке обозначим
через
,
а малый промежуток времени, в течение
которого оно совершено,.
через
.
Разделив
на
,
мы получим среднюю скорость на этом
участке: ведь скорость изменяется
непрерывно и в разных местах участка l
она различна.
Уменьшим теперь длину
участка l. Выберем участок 2 (см. рис. 1),
тоже включающий в себя точку А. На этом
меньшем участке
перемещение равно
и
проходит его тело за промежуток времени
.
Ясно, что на участке 2 скорость тела
успевает измениться на меньшую величину.
Но отношение
дает
нам и для этого меньшего участка все же
среднюю скорость. Еще меньше изменение
скорости на протяжении участка 3 (также
включающего в себя точку А), меньшего,
чем участки l и 2, хотя,
разделив
перемещение
на
промежуток времени
,
мы опять получим среднюю скорость на
этом малом участке траектории. Будем
постепенно уменьшать длину участка, а
вместе с ним и промежуток времени, за
который тело проходит этот участок. В
конце концов мы стянем участок траектории,
прилегающей к точке А, в самую точку А,
а промежуток времени — в момент времени.
Тогда-то средняя скорость и станет
мгновенной скоростью, потому что
на достаточно малом участке изменение
скорости будет настолько мало, что его
можно не учитывать, значит, можно считать,
что скорость не изменяется.
Мгновенная
скорость, или скорость в данной точке,
равна отношению достаточно малого
перемещения на малом участке траектории,
прилегающей к этой точке, к малому
промежутку времени, в течение которого
совершается это перемещение.
Понятно,
что скорость равномерного прямолинейного
движения — это одновременно его
мгновенная и средняя скорость.
Мгновенная
скорость — величина векторная. Ее
направленна совпадает с направлением
перемещения (движения) в данной
точка
Прием, к которому мы прибегли,
чтобы пояснить смысл мгновенной скорости,
состоит, таким образом, в следующем.
Участок траектории и время, в течение
которого он проходится, мы мысленно
постепенно уменьшаем до тех пор, пока
участок уже нельзя отличить от точки,
промежуток времени — от момента времени,
а неравномерное движение — от равномерного.
Таким приемом всегда пользуются, когда
изучают явления, в которых играют роль
какие-нибудь непрерывно изменяющиеся
величины.
Нам остается теперь выяснить,
что необходимо знать для нахождения
мгновенной скорости тела в любой
точке траектории и в любой момент
времени.