Як знайти швидкість. Поняття про фізичну величину і формула

Зважаючи на те, що така фізична величина, як швидкість, фігурує в багатьох задачах, що мають зв'язок з розділами механіки (а саме кінематикою і динамікою), питання "як знайти швидкість" є досить актуальним. І ця тенденція буде зберігатися далі, оскільки питання знаходження швидкості (хоч вона буде початкової, хоч кінцевої, хоч миттєвої, яка є узагальненою варіацією цих двох швидкостей) залишиться актуальним ще надовго. А раз так, то слід дізнатися про швидкості як фізичної величиною все, що стане в нагоді в подальшому для розв'язання задач.

Де згадується швидкість тіла?

Насправді, в реальному світі ми стикаємося зі швидкістю щомиті. Якщо так подумати, на Землі постійно щось та знаходиться в русі. Ви можете спробувати заперечити, обмежившись, наприклад, межами своєї кімнати. Тобто, на думку деяких людей, вночі у кімнаті нічого не рухається. Ліжка, шафи, стільці, стіл та інші предмети знаходяться на своїх місцях, в той час як сама людина спить, тобто не рухається. Отже, швидкість будь-якого елемента даної системи (кімнати, як ми умовилися вважати) дорівнює нулю. Так, в цьому щось є, з одного боку, людина, висунув таке припущення, міг виявитися правим. Але не слід забувати про те, що своєрідну систему являє собою сама наша планета Земля, а не тільки предмети, які на ній знаходяться. Адже всі ми знаємо, що щомиті Земля обертається навколо своєї осі. У цій системі відліку всі тіла, що знаходяться в межах планети, також здійснюють рух. Тому говорити про те, що предмет, який, здавалося б, не рухається, перебуває в абсолютному спокої, не можна. Це перше, що потрібно було б сказати про швидкості тіла.




З дитячої лави ми вчимося вирішувати багато завдань не тільки фізичного, але й математичного характеру. Їх наразі не так багато, і ставка робиться більше на гуманітарні дисципліни на зразок іноземної мови, хоча вони не повинні викладатися на шкоду рідній мові та технічних дисциплін. Але мова трохи не про це. Так от, поняття швидкості тіла ми можемо зустріти не тільки в задачах з фізики, хоча там вона зустрічається, мабуть, найбільш часто. Трохи рідше, але все ж фігурує швидкість тіла і в задачах з математики. Напевно, всі пам'ятають ці до жаху ненависні (в більшості випадків) завдання, в яких потрібно було знайти, через скільки часу зустрінуться два автомобіля, якщо вони рухаються з такими швидкостями. Умови при цьому можуть бути найрізноманітніші. Рух відбувається по круговій траєкторії (спортсмени на велосипедах або мотоциклах), то по прямолінійній траєкторії. Загалом, завдань безліч. І як би там не було, а наше завдання полягає в тому, щоб зрозуміти, що потрібно робити, зіткнувшись з питанням про те, як знайти швидкість у тому чи іншому випадку.

Швидкість у фізиці

Нерідко учні, які вперше (а можливо і повторно) знайомляться з азами (можна їх так назвати) кінематики, задаються питанням про те, як знайти початкову швидкість. Це дійсно важливо, оскільки безліч завдань з першої частини матеріалів, які пропонуються учневі для самостійного рішення на іспиті у 9 та 11 класі, мають метою знаходження початкової швидкості або величин, якимось чином пов'язаних з нею. Та й взагалі, хотілося б відзначити, що в певних випадках знання формул кінематики (в тому числі і формули початкової швидкості при відповідному виді руху) допоможе вирішити навіть завдання з останньої частини. Зрозуміло, на відповідну тему. Отже, як знайти початкову швидкість у задачах з фізики? Давайте згадаємо, які формули даються в розділі кінематики для використання їх в цілях знаходження невідомих величин.

Види руху

Як відомо, рух може бути рівномірним, а може бути рівноприскореним (равнозамедленним). Якщо з назви незрозуміло, які відмінності всіх цих трьох видів руху, то спробуємо пояснити більш конкретно. Рівномірним рухом називається рух, що здійснюється при постійній швидкості тіла або матеріальної точки. У той же час рівноприскореним рухом називається рух, що здійснюється при наявності постійного прискорення. Равнозамедленное рух – аналог равноускоренного, тільки прискорення при цьому буде негативним. На ділі все виглядає так. При рівномірному русі є постійна швидкість, а прискорення відсутня. Воно дорівнює нулю. Тіло при цьому за однакові проміжки часу буде проходити однакові відстані (якщо відповідні умови не змінюються, немає ніяких зовнішніх впливів). Про яких впливах йде мова? На папері все виглядає ідеально. Подивилися на швидкість, подивилися на дистанцію, знайшли час. Ось із цих трьох параметрів – час, швидкість, відстань – складається своєрідний рівносторонній трикутник, на якому будуються багато завдань.

Нюанси

На ділі ж уявімо, що є дві ділянки дороги. Один рівний, інший з невеликими горбиками. Швидкість автомобіля нехай буде та ж сама, але за рахунок опору за один і той же проміжок часу він пройде на другому ділянці дороги відстань менше, ніж на першому. Однак це вже завдання більше з категорії динаміки, де розглядаються причини, що викликають рух тіла. До речі, логічно, що при рівномірному русі його кінцева і початкова швидкість збігаються один з одним, а також з миттєвою швидкістю. При рівноприскореному русі все буде трохи інакше. Буде присутній позитивне прискорення, воно буде постійним. Але внаслідок присутності прискорення швидкість буде щомиті бути змінені. У зв'язку з цим питання про те, як знайти швидкість у певний момент часу при наявності прискорення в системі, стає актуальним. Для цього існують певні формули.

Як знайти швидкість?

Щоб знайти швидкість тіла в певний момент часу, знайти початкову швидкість або кінцеву, необхідно для початку розібратися з типом руху. Якщо воно рівномірне, то все досить просто. Для того, щоб знайти швидкість в цьому випадку, слід просто поділити пройдене тілом відстань на минулий час. Це і буде відповідь. Трохи складніша справа у тому випадку, якщо рух равноускоренное або равнозамедленное. Припустимо, що тіло протягом деякого періоду часу прискорюється. Ось одна з формул, яка може бути застосована до задачі подібного роду: S = V0t +(-) at^2/2. У виразі як результату (ліва частина рівняння) зазначено пройдене тілом відстань. У правій частині у нас зліва направо розташовується початкова швидкість, час, прискорення. Чому вказані два знаки? Якщо тіло розганяється, прискорення буде позитивним, перед доданком буде ставитися знак "плюс". Якщо прискорення від'ємне, перед доданком буде ставитися знак "мінус".

Як знайти швидкість зближення?

Припустимо, що у нас є два тіла, які рухаються з відомими швидкостями. У загальному вигляді нехай це буде V1 і V2. Тоді швидкість їх зближення буде дорівнює модулю різниці. Тобто V1 – V2 взяте зі знаком "плюс". Модуль береться для того, щоб не вдаватися в векторні нюанси, тобто не працювати з напрямком швидкостей, оскільки швидкість, як і прискорення, - величина не скалярна, а векторна. Але ускладнення у шкільній програмі ні до чого (принаймні, подібні), тому застосовується модуль.