Равномерное прямолинейное движение

4.7

Средняя оценка: 4.7

Всего получено оценок: 383.

Самое простое движение, которое изучает кинематика, — это равномерное прямолинейное движение. В обычных земных условиях такое движение встречается довольно редко, однако в космическом пространстве, вдалеке от больших небесных тел, этот вид движения распространён гораздо шире. Кратко рассмотрим эту тему, приведём формулу равномерного прямолинейного движения.

Равномерное прямолинейное движение

Уже из названия можно увидеть две главных особенности изучаемого явления.

Во-первых, это равномерное движение. То есть скорость такого движения на любом измеряемом отрезке одинакова, ускорение или замедление отсутствует. Напомним, что скорость (она обозначается буквой $v$) характеризует «быстроту» совершения движения. Она равна отношению пути $S$, пройденного материальной точкой, ко времени прохождения $t$.

Для её определения используется формула:

$$v={S\over t}$$

Равномерность движения состоит в том, что это отношение будет одним и тем же, независимо от того, какой отрезок времени был взят для его измерения.

Например, если измерять путь, пройденный автомобилем на разных участках движения в разных промежутках времени, можно получить следующую таблицу:

Путь (м)	Время(с)
194	10
1556	80
9722	500
70000	3600

Если посчитать отношение первого и второго значения в каждом ряду, мы везде получим цифру $19,444$ м/с. Причём это значение будет одинаковым для любого отрезка пути, и любого промежутка времени. Движение, в котором это условие выполняется, и называется равномерным.

Заметим, что отрезок времени в последней строке таблицы составляет 1 час. И путь, пройденный за это время, равен 70 км. То есть в данном случае автомобиль движется равномерно со скоростью 70 километров в час.

Вторая важная особенность рассматриваемого типа движения — его прямолинейность: траектория такого движения представляет собой прямую. А в этом случае очень удобной оказывается система отсчёта с одной координатной осью, параллельной этой прямой. Траектория совпадёт с осью, и расстояние, пройденное материальной точкой, может непосредственно отсчитываться с оси по координатам.

Примеры прямолинейного равномерного движения представлены на рисунке:

Рис. 2. Примеры равномерного прямолинейного движения

Уравнение равномерного прямолинейного движения

Для получения формулы равномерного прямолинейного движения примем, что в начальный (нулевой) момент времени материальная точка имела начальную координату $x_0$. А в момент времени $t$ координата стала равной $x$.

Все это время движение происходило с известной постоянной скоростью $v$. Путь материальной точки равен разности координат, а из равномерности движения следует, что отношение пути ко времени прохождения постоянно и равно известной скорости:

$$v={x-x_0\over t}$$

Умножив обе части на $t$ и перенеся известную начальную координату $x_0$ с противоположным знаком, получим формулу равномерного прямолинейного движения, происходящего вдоль координатной оси:

$$x=x_0 + vt$$

График равномерного прямолинейного движения

Из вида полученной формулы следует, что зависимость координаты от времени — прямая зависимость.

То есть графиком координаты прямолинейного равномерного движение тела также является прямая. Она пересекает ось ординат в точке c координатой $x_0$, а её наклон определяется знаком скорости $v$. Если движение происходит в направлении координатной оси, то скорость положительна, и график координаты направлен вверх. Если движение происходит против направления оси, то скорость отрицательна, и график координаты направлен вниз, При нулевой скорости график координаты представляет собой прямую, параллельную оси абсцисс.

Рис. 3. График координаты равномерного прямолинейного движения.

Что мы узнали?

Равномерное прямолинейное движение — это движение, траектория которого представляет собой прямую, скорость которого постоянна. Для описания такого движения в физике используется система отсчёта с одной координатной осью, а графиком координаты движения является прямая.