Швидкість у фізиці

Поняття швидкості формується в нашій свідомості з повсякденного досвіду. Спостерігаючи за різними процесами, що відбуваються в природі ми можемо оцінити наскільки швидко вони протікають. Наприклад, вода в чайнику, заповненому наполовину, закипає швидше, ніж в повному, Цукор в гарячій воді розчиняється швидше, ніж у холодній, велосипедист рухається швидше пішохода, а автомобіліст – швидше велосипедиста. У механіці найбільший інтерес представляє швидкість механічного руху. Перш, ніж дати точне визначення швидкості, розглянемо таку ситуацію. Два велосипедиста, посперечалися, хто з них їздить швидше. Для цього вони повинні були відправитися з пункту 1 на березі озера в пункт 2 – на протилежному березі. Перший велосипедист на високій швидкості поїхав по дорозі навколо озера, а другий, не Торп, сів на водний велосипед і прибув в пункт 2 раніше першого. Думки суддів розійшлися. Одні вважали, що виграв перший велосипедист, так як за кожен певний проміжок часу він проходив більшу відстань, ніж другий, а інші стверджували, що – другий, оскільки він швидше досяг пункту призначення. Але найцікавішим у цій історії є те, що всі судді виявилися праві! Секрет полягав у тому, що вони користувалися різними визначеннями швидкості. Перші судді під швидкістю руху розуміли шлях, прохідний велосипедистом за деякий проміжок часу, а другі – величину переміщення. Таким чином, швидкість механічного руху можна визначити двояко: як швидкість переміщення або як швидкість проходження шляху по траєкторії (колійна швидкість). Розглянемо найпростіший випадок руху тіла по прямолінійній траєкторії, при якому за однакові проміжки часу тіло проходить однакові відстані. Цей вид руху називається рівномірним прямолінійним рухом.

При рівномірному прямолінійному русі модуль векторної швидкості переміщення дорівнює шляхової швидкості. У загальному випадку рух не є ні рівномірним, ні прямолінійним. У цих випадках швидкість переміщення з точки А в точку В характеризуватиме, середня швидкість переміщення. Очевидно, що середні швидкості переміщення та шляхи не дають уявлення про швидкість руху тіла на окремих ділянках траєкторії. Для більш точної хактерістікі руху тіла його траєкторію розбивають на більш дрібні ділянки і заміряють середню швидкість на кожному з них, однак і в цьому випадку ми не дізнаємося, як змінювалася швидкість всередині кожної ділянки. Для точного визначення швидкості тіла в будь-якій точці траєкторії або в даний момент часу вводиться поняття істинної або миттєвої швидкості.

Посилання на основну публікацію