Скорость – это физическая величина, характеризующая быстроту изменения положения объекта во времени. Она измеряется как отношение расстояния, пройденного телом, к времени, за которое это расстояние было пройдено.
Скорость может быть постоянной или переменной, а также относительной, если учитывать движение объекта по отношению к другому телу. В повседневной жизни мы часто встречаем скорость в контексте автомобилей, поездов и других транспортных средств, а также в спортивных состязаниях.
Основные понятия кинематики
Пройденный путь l соответствует длине дуги, которую тело преодолело за конкретный период времени t. Этот путь представляет собой скалярную величину.
Когда движение тела анализируется в течение довольно короткого временного интервала, вектор перемещения оказывается направленным по касательной к траектории в определенной точке, и его длина соответствует пройденному пути.
В условиях небольшого временного промежутка Δ t, пройденный телом путь Δ l практически равен модулю вектора перемещения ∆ s →. При перемещении тела по криволинейной траектории модуль вектора перемещения всегда меньше пройденного пути (см. рисунок 1 . 1 . 2 ).
Рисунок 1 . 1 . 2 . Пройденный путь l и вектор перемещения ∆ s → при криволинейном движении тела. a и b – это начальная и конечная точки пути.
Определение средней и мгновенной скорости движения тела. Основные формулы кинематики
В физике для характеристики движения используется термин средняя скорость: υ → = ∆ s → ∆ t = ∆ r → ∆ t .
Однако, физиков более беспокоит формула мгновенной скорости, которая определяется как предел средней скорости при стремлении времени Δ t к нулю, то есть υ → = ∆ s → ∆ t = ∆ r → ∆ t ; ∆ t → 0 .
В математике данный предел называется производная и обозначается d r → d t или r → ˙ .
Мгновенная скорость υ → объекта в любой точке криволинейной траектории ориентирована по касательной к этой траектории в указанной точке. Различие между средней и мгновенной скоростями иллюстрируется на рисунке 1 . 1 . 3 .
Рисунок 1 . 1 . 3 . Средняя и мгновенная скорости. ∆ s 1 → , ∆ s 2 → , ∆ s 3 → – перемещения в промежутках времени ∆ t 1 < ∆ t 2 < ∆ t 3 соответственно. При t → 0 , υ → с р → υ → .
В процессе движения объекта по криволинейной траектории скорость υ → изменяется как по величине, так и по направлению. Изменение вектора скорости υ → в течение небольшого временного интервала Δ t определяется с помощью вектора ∆ υ → (см. рисунок 1 . 1 . 4 ).
Вектор изменения скорости ∆ υ → = υ 2 → — υ 1 → за короткий промежуток времени Δ t раскладывается на 2 составляющие: ∆ υ r → , которая направлена вдоль вектора υ → (касательная составляющая) и ∆ υ n → , которая направлена перпендикулярно вектору υ → (нормальная составляющая).
Рисунок 1 . 1 . 4 . Изменение вектора скорости по величине и по направлению. ∆ υ → = ∆ υ → r + ∆ υ → n – изменение вектора скорости за промежуток времени Δ t .
Таким образом, ключевые физические параметры в кинематике материальной точки включают пройденный путь l, перемещение s →, скорость υ → и ускорение a →.
Путь l представляет собой скалярный параметр.
Перемещение s → , скорость υ → и ускорение a → – векторные величины.
Чтобы определить векторную величину, требуется установить её модуль и направление. Векторы подчиняются определённым математическим законам: их можно проецировать на оси координат, складывать, вычитать и выполнять различные операции.
Механическое движение
Мир полон движения. Мы часто говорим, что прошли какое-то количество километров, оплачиваем штрафы за превышение скорости и выбираем самый быстрый маршрут в навигаторе. Давайте учиться его характеризовать.
Механическое движение
Когда мы идем в школу или на работу, автобус подъезжает к остановке или сладкий корги гуляет с хозяином, мы имеем дело с механическим движением.
Механическим движением называется изменение положения тел в пространстве относительно других тел с течением времени.
Слова «в сравнении с другими объектами» играют ключевую роль в данном определении. Для анализа движения нам необходимы:
тело отсчета,
система координат,
часы.
В совокупности эти три параметра образуют систему отсчета.
В механике есть такой раздел — кинематика. Он отвечает на вопрос, как движется тело. Дальше мы с помощью кинематики опишем разные виды механического движения. Не переключайтесь
Прямолинейное равномерное движение
Движение, при котором объект проходит равные расстояния за одинаковые интервалы времени, называется прямолинейным равномерным движением. Это любой процесс передвижения с неизменной скоростью.
Например, если на дороге установлено ограничение скорости в 60 км/ч и нет никаких преград, то вы, скорее всего, будете двигаться с прямолинейной равномерностью.
Мы можем охарактеризовать это движение следующими величинами.
Скалярные величины (определяются только значением)
Время — в международной системе единиц СИ измеряется в секундах [с].
Путь — длина траектории (линии, по которой движется тело). В случае прямолинейного равномерного движения — длина отрезка [м].
Векторные величины (определяются значением и направлением)
Скорость — характеризует быстроту перемещения и направление движения материальной точки [м/с].
Перемещение — вектор, проведенный из начальной точки пути в конечную [м].
Проецирование векторов
Векторное представление движения является полезным, поскольку на одном рисунке можно изобразить множество различных векторов и создать наглядное «изображение» движения.
Однако всякий раз использовать линейку и транспортир, чтобы производить действия с векторами, очень трудоёмко. Поэтому эти действия сводят к действиям с положительными и отрицательными числами — проекциями векторов.
Если вектор сонаправлен с осью, то его проекция равна длине вектора. А если вектор противоположно направлен оси — проекция численно равна длине вектора, но отрицательна. Если вектор перпендикулярен — его проекция равна нулю.
Скорость может определяться по вектору перемещения и пути, только это будут две разные характеристики.
Скорость представляет собой векторную физическую величину, отражающую быстроту движения, тогда как средняя скорость по маршруту определяется как отношение пройденного расстояния к времени, затраченному на его преодоление.
Скорость
— скорость [м/с] — перемещение [м] — время [с]
Средняя скорость движения
V ср.движ. = S/t
V ср.путевая — средняя путевая скорость [м/с] S — путь [м] t — время [с]
Каковы отличия между перемещением и маршрутом?
Перемещение — это вектор, проведенный из начальной точки в конечную, а путь — это длина траектории.
Задача
Найдите, с какой средней путевой скоростью должен двигаться автомобиль, если расстояние от Санкт-Петербурга до Великого Новгорода в 210 километров ему нужно пройти за 2,5 часа. Ответ дайте в км/ч.
Возьмем формулу средней путевой скорости V ср.путевая = S/t
Подставим значения: V ср.путевая = 210/2,5 = 84 км/ч
автомобиль будет передвигаться с усредненной скоростью на дороге, составляющей 84 км/ч
Какую специальность выбрать именно тебе? Получи ответ за 10 минут!
Извлеки максимальную пользу от Skysmart:
Подтяни оценки на курсах по физике.
Выбирай из 890+ репетиторов по физике.
Записывайся на бесплатные курсы для детей.
Уравнение движения
Одной из основных задач механики является определение положения тела относительно других тел в данный момент времени. Для решения этой задачи помогает уравнение движения, то есть зависимость координаты тела от времени х = х(t).
Уравнение перемещения
x(t) — искомая координата в момент времени t [м] x0 — начальная координата [м] vx — скорость тела в данный момент времени [м/с] t — момент времени [с]
Если положительное направление оси ОХ противоположно направлению движения тела, то проекция скорости тела на ось ОХ отрицательна, скорость меньше нуля (v < 0), и тогда уравнение движения принимает вид:
Уравнение движения при движении против оси
x(t) — координата, которую необходимо найти в момент времени t [м], x0 — начальная позиция [м], vx — скорость объекта в текущий момент [м/с], t — временной интервал [с]
Прямолинейное равноускоренное движение
Чтобы разобраться с тем, что за тип движения в этом заголовке, нужно ввести новое понятие — ускорение.
Ускорение — векторная физическая величина, характеризующая быстроту изменения скорости. В международной системе единиц СИ измеряется в метрах, деленных на секунду в квадрате.
Система СИ — это общемировая система единиц измерения. Фраза «перевести в СИ» подразумевает преобразование всех величин в базовые единицы, такие как метры, килограммы и секунды, без использования приставок. Исключение составляет закладка «кило» для килограмма.
Уравнение для ускорения
— ускорение [м/с 2 ] — конечная скорость тела [м/с] — начальная скорость тела [м/с] — время [с]
Таким образом, равноускоренное прямолинейное движение обозначает движение с постоянным ускорением по прямой траектории. Это форма движения, при которой скорость объекта изменяется на одинаковую величину за одинаковые временные промежутки.
Уравнение движения и формула конечной скорости
Основная задача механики не поменялась по ходу текста — определение положения тела относительно других тел в данный момент времени. У равноускоренного движения в уравнении появляется ускорение.
Уравнение движения для равноускоренного движения
x(t) — искомая координата в момент времени t [м] x0 — начальная координата [м] v0x — начальная скорость тела в [м/с] t — время [с] ax — ускорение [м/с 2 ]
Для выполнения данного процесса необходимо уметь определять конечную скорость — это значительно упрощает решение задач. Конечная скорость определяется с помощью следующей формулы:
Формула конечной скорости
— конечная скорость тела [м/с] — начальная скорость тела [м/с] — время [с] — ускорение [м/с 2 ]
Задача
Определите позицию автобуса, достигшего скорости 60 км/ч за 3 минуты, спустя 0,5 часа после старта из начальной точки.
Решение:
В первую очередь, давайте определим ускорение автобуса. Его можно вычислить с помощью уравнения, связанного с конечной скоростью:
Так как автобус двигался с места, . Значит
Время дано в минутах, переведем в часы, чтобы соотносилось с единицами измерения скорости.
Начальная координата равна нулю, начальная скорость, как мы уже выяснили — тоже. Значит уравнение примет вид:
Ускорение мы только что нашли, а вот время будет равно не 3 минутам, а 0,5 часа, так как нас просят найти координату в этот момент времени.
Вставим числа: км
Через 30 минут местоположение автобуса составит 150 км.
Движение по вертикали
Вертикальное движение является специфическим примером равноускоренного движения. Это связано с тем, что на Земле все объекты падают с постоянным ускорением — ускорением свободного падения. Для нашей планеты это значение составляет приблизительно 9,81 м/с2, и в расчетах мы иногда осмеливаемся округлить его до 10 (физики известны своей смелостью).
Вообще в значении ускорения свободного падения для Земли очень много знаков после запятой. В школе обычно дают значение: g = 9,8 м/с 2 . В экзаменах ОГЭ и ЕГЭ в справочных данных дают g = 10 м/с 2 .
И кому можно доверять?
Все просто: для кого решается задача, тот и главный. В экзаменах берем g = 10 , в школе при решении задач (если в условии задачи не написано что-то другое) берем g = 9,8 м/с 2 .
Частным случаем движения по вертикали (частным случаем частного случая, получается) считается свободное падение — это равноускоренное движение под действием силы тяжести, когда другие силы, действующие на тело, отсутствуют или пренебрежимо малы.
Помните о том, что свободное падение — это не всегда движение по вертикали из состояния покоя. Если мы бросаем тело вверх, то начальная скорость, конечно же, будет.
Словари
Полный набор словарей русского языка включает: Толковый словарь, Словарь синонимов, Словарь антонимов, Энциклопедический словарь, Академический словарь, Словарь существительных, Поговорки, Словарь русского арго, Орфографический словарь, Словарь ударений, Вопросы произношения и ударений, Формы слов, Синонимы, Тезаурус деловой русской лексики, Морфемно-орфографический словарь, Этимология, Этимологический словарь, Грамматический словарь, Идеография, Пословицы и поговорки, Этимологический словарь по русскому языку.
Уважаемый пользователь, сайт развивается и существует только на доходы от рекламы — пожалуйста, отключите блокировщик рекламы.
Недавно искали
скорость
Толковый словарь
1. Отношение пройденного телом пути к соответствующему промежутку времени.
2. Уровень скорости перемещения или вращения различных машин (например, автомобиля, мотоцикла, станка и т.д.), определяемый последовательностью взаимодействия элементов трансмиссии.
3. Уровень скорости перемещения, распространения, осуществления и тому подобное.
отт. разг. Поспешность, торопливость.
Скорость — существительное, женского рода, используется довольно часто
Морфология: (нет) чего? ско́рости, чему? ско́рости, (вижу) что? ско́рость, чем? ско́ростью, о чём? о ско́рости; мн. что? ско́рости, (нет) чего? скоросте́й, чему? скоростя́м, (вижу) что? ско́рости, чем? скоростя́ми, о чём? о скоростя́х
1. Скоростью называют степень быстроты движения кого-либо, чего-либо.
Большая, высокая, максимальная, бешеная скорость. | Скорость полёта, течения. | Скорость пули. | Рекорд скорости. | Развить, увеличить скорость. | Автомобиль мчится с головокружительной скоростью. | Плетёмся со скоростью десять километров в час.
2. Скорость — это показатель того, насколько быстро что-то движется или распространяется.
Скорость света, звука. | У всех электромагнитных волн скорость распространения в вакууме одинакова.
3. Скоростью называют степень быстроты совершения какого-либо действия, протекания процесса.
Темп стрельбы. Темп горения. Темп вычислений. Темп вращения. Изменение темпа.
4. Скорость определяется как высокая быстрота перемещения или выполнения каких-либо действий.
Срежем угол для скорости.
5. Скорость обозначает усилие тяги автомобиля, трактора и подобных транспортных средств.
Сбавлять, сбрасывать скорость. | Чем выше скорость автомобиля, тем плавнее переключаются передачи.
6. В управлении автомобилем скоростями называют диапазоны работы двигателя.
Первая (вторая, третья) скорость. | Переключить скорость.
7. В физике скорость определяется как отношение расстояния, которое прошло тело, к времени, за которое этот путь был пройден.
Скорость атомов, электронов. | Средняя скорость. | Единица скорости. | Исчисление скоростей.
8. Если что-либо происходит со скоростью черепахи, то это означает, что кто-либо или что-либо движется (делает что-либо) очень медленно.
Передвигаешься со скоростью, напоминающей черепашью.
Толковый словарь Ушакова
СКОРОСТЬ, скорости, мн. и, скоростей, женский род.
1. только ед. (мн. спец.). Та или иная степень быстроты движения. Поезд двигался с большой скоростью. Автомобиль развил бешеную скорость. Эксплоатационная скорость поезда. Поставить рекорд скорости. Двигаться на малых скоростях.
Конкурс на быстроту.
|| Та или иная степень быстроты какого-нибудь действия вообще. Скорость исполнения поручений. Скорость соображения.
2. Та или иная быстрота доставки грузов (ж.-д.). Отправить груз малой, большой, пассажирской скоростью. Груз большой скорости.
3. Отношение пройденного телом пути к единице времени (мех.). Равномерная скорость. Возрастающая скорость. Исчисление скоростей. Средняя скорость.
4. используется для обозначения степени повышения или понижения тяговых усилий автомобиля, что зависит от конкретного метода соединения зубчатых передач (техника). Переключиться на вторую передачу.
• В скорости (прост.) — в скором времени. «Маркелов упомянул о том, что в скорости опять пришлет за Неждановым.» А.Тургенев.
Толковый словарь Ожегова
СКО́РОСТЬ, -и, мн. -и, -ей, жен.
1. Уровень быстроты перемещения, распространения или действия. Увеличить с. Рекорд быстроты бега. Передвигаться с высокими скоростями. С. звука (темп распространения звуковых волн в среде). С. света (темп распространения электромагнитных волн).
2. Определенное время доставки грузов (специальный термин). Отправить груз с пассажирской или низкой скоростью.
3. В механике: отношение проходимого телом пути ко времени, за к-рое этот путь проходится. Средняя с. Равномерная с.
прил. быстродействующий, -ая, -ое (в значениях 1 и 3). Б. режим.
Словарь существительных
СКО́РОСТЬ, -и, ж
Характеристика быстроты движения какого-либо предмета или изменения, происходящего с ним.
Сидя за рулем своей машины, Юра любил на пустом шоссе развивать скорость до 200 км/ч.
Энциклопедический словарь
СО́ПЕРЕХОД -и; мн. род. -е́й; ж.
1. Степень быстроты движения кого-, чего-л. или распространения чего-л., а также совершения какого-л. действия, протекания процесса. Развить, увеличить с. Набирать с. Превышать с. Определить с. Достигнуть максимальной скорости. Высокая, предельная с. Сверхзвуковая с. Бешеная с. (разг.). С. полёта. С. бега. С. течения. С. света.
С. звука. С. стрельбы. С. резания. С. вычисления. С. вращения. Изменение скорости.
Лимит скорости. Контроллер скорости. Скоростной рекорд. Машина несется с невероятной быстротой. Двигаемся со скоростью десять километров в час.
2. Разг. Высокая скорость передвижения или выполнения какого-либо действия. Укоротим путь для ускорения.
3. (с опр.). Ж.-д. Степень быстроты доставки грузов. Отправка грузов малой скоростью. Груз идёт пассажирской скоростью.
4. Техническая мощность тяги автомобиля, трактора и других подобных машин, которая варьируется в зависимости от последовательности соединения зубчатых колес. Активировать сцепление. Изменение передач. Первая (вторая, третья) передача.
5. Физ. Отношение пройденного телом пути к соответствующему промежутку времени. Средняя с. Единица скорости. Исчисление скоростей.
◁ На всех скоростя́х, в зн. нареч. Разг. Очень быстро, стремительно. Мчаться на всех скоростях. Со ско́ростью кого-чего. в зн. нареч.
Ползёшь со скоростью черепахи.
Ско́рость — это характеристика перемещения точки (телa), которая численно определяется как отношение пройденного расстояния s к времени t при равномерном движении, то есть v = s/t. В случае вращательного движения используется понятие угловой скорости. Вектор скорости направлен по касательной к пути движения тела. Также термин «скорость» используется для описания изменения различных процессов во времени, например скорость химических реакций, скорость рекомбинации и релаксации.
СКОРОСТЬ — СКО́РОСТЬ, характеристика движения точки (тела), численно равная при равномерном движении отношению пройденного пути s к промежутку времени t, т. е. u = s / t. При вращательном движении тела пользуются понятием угловой скорости (см. УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ). Вектор скорости направлен по касательной к траектории тела. Термин «скорость» применяется также для характеристики изменения во времени различных процессов, напр. скорости химических реакций, скорости рекомбинации, релаксации.
Большой энциклопедический словарь
СКОРОСТЬ — характеристика движения точки (тела), численно равная при равномерном движении отношению пройденного пути s к промежутку времени t, т. е. ? = s / t. При вращательном движении тела пользуются понятием угловой скорости. Вектор скорости направлен по касательной к траектории тела. Термин "скорость" применяется также для характеристики изменения во времени различных процессов, напр. скорости химических реакций, скорости рекомбинации, релаксации.
Академический словарь
1. Уровень быстроты передвижения кого-либо или чего-либо, а также распределения каких-либо объектов.
Темп полета. Темп бега. Темп течения. Темп света. Темп звука.
Буйный снежный вихрь несся со скоростью, превышающей 20 метров в секунду. Ушаков, По нехоженой земле.
— На мотоцикле можно развить невероятную скорость, если не поддаться страху. Саянов, Небо и земля.
Оба истребителя сошлись на страшных скоростях. Симонов, От Черного до Баренцева моря.
Степень быстроты совершения какого-л. действия, протекания какого-л. процесса и т. п.
Скорость стрельбы. Скорость резания. Скорость вычисления.
Хлев был возведён с адской быстротой: всего за один день. Гоголь, Повесть о том, как произошла ссора между Иваном Ивановичем и Иваном Никифоровичем.
Эта быстро вспыхнувшая детская страсть исчезла с такою же скоростью, как и возникла. Мамин-Сибиряк, Три конца.
Большая быстрота движения или осуществления чего-л.
[Хунсблат:] Для быстроты передайте мексиканских агентов на автокарах. А. Н. Толстой, Чертов мост.
— Что ты медлишь, сержант, словно идёшь по минному полю? Ускорься уже! Николаева, Жатва.
[Анна Андреевна:] Я ничего не понимаю, к чему же тут [в записке] соленые огурцы и икра? [Добчинский:] А, это Антон Антонович писали на черновой бумаге по скорости: там какой-то счет был написан. Гоголь, Ревизор.
— На волне-то быстро не выберешься —. На минувшей неделе щеки-то натер от своей скорости. Станюкович, Беспокойный адмирал.
3. с определением. ж.-д.
Степень быстроты доставки грузов.
Отправка грузов малой скоростью. Груз идет пассажирской скоростью.
Используется для характеристики силы тяги автомобилей, тракторов и других машин, которая варьируется в зависимости от метода соединения шестерней.
Тракторист вскочил в кабину и включил скорость. Залязгали гусеницы трактора, загремел комбайн. Троепольский, Игнат с балалайкой.
Отношение пройденного телом пути к соответствующему промежутку времени.
СКОРОСТЬ, характеристика поступательного движения точки (тела), численно равная при равномерном движении отношению пройденного пути s к промежуточному времени t, то есть v= s/t. При вращательном движении тела пользуются понятием угловой скорости. Вектор линейной скорости направлен по касательной к траектории тела, а угловой — по оси вращения. Термин "скорость" применяется также для характеристики изменения во времени различных процессов, например скорость химических реакций, скорость рекомбинации, релаксации.
Практический толковый словарь
Поговорки
Как молния. Разговорный стиль, молодежный сленг. Сверхбыстро. Вахитов 2003, 169.
Со скоростью бешеной черепахи. Жарг. мол. Шутл.-ирон. Очень медленно. Вахитов 2003, 169.
Словарь русского арго
см.: Больше скорость — меньше ям;
Это на скорость не влияет
Пунктуация и управление в русском языке
на скорости и на скорости в (чаще используется конструкция без предлога). Полет на скорости 900 километров в час (на скорости 900 километров).
