Скорости можно классифицировать по различным критериям, включая физические, социальные и технологические аспекты. В физике скорости измеряются в метрах в секунду и могут варьироваться от медленных, таких как ходьба человека, до рекордных, например, скорости света, которая составляет около 300 тысяч километров в секунду.
Социальные скорости могут отражать темпы изменений в обществе, например, скорость, с которой распространяется информация в социальных сетях. В технологическом контексте скорости передачи данных также играют ключевую роль, определяя, насколько быстро мы можем обмениваться информацией через интернет и другие коммуникационные каналы.
Тема 10. Скорость движения
О скорости можно говорить бесконечно, особенно в нашей стране. Это еще в XIX веке подчеркнул великий классик русской литературы Н.В. Гоголь. Самой знаменитой цитатой из «Мертвых душ» «И какой же русский не любит быстрой езды?» многие водители оправдывают свои лихачества на дороге. Однако не стоит забывать и о безопасности.
***** Полезный контент есть и в нашем телеграм канале. Подпишись! *****
На картинке слева изображен остановочный путь автомобиля с момента, когда водитель увидел перед собой какую-то опасность. Он состоит из нескольких слагаемых.
Во-первых, это путь за время реакции водителя. Это у Чернышевского было несколько месяцев чтобы написать целый роман «Что делать?», а у водителя, который должен принять решение в считанные доли секунды, время весьма ограничено.
Время реакции водителя – это время с момента обнаружения опасности до принятия решения, т.е. это мыслительный процесс. У одного он протекает достаточно быстро, у другого, особенно в понедельник, помедленнее.
Допустим, водитель принял решение, что нужно остановиться. Что он делает для этого? Естественно, начинает давить на тормоз.
Это только кажется, что водитель нажал на тормоз, и машина мгновенно остановилась. На самом деле процесс не такой уж и молниеносный.
Во-первых, на само нажатие педали тормоза водитель тратит некоторое время. Пусть это будут доли секунды, но в этот момент автомобиль успевает проехать еще какое-то расстояние. Затем начинает срабатывать система.
Если рассказывать в двух словах принцип работы автомобильного гидравлического тормоза, то при нажатии на педаль нагрузка передается к усилителю, который создает дополнительное усилие на главном тормозном цилиндре. Поршень главного тормозного цилиндра создает давление на гидравлическую жидкость в цилиндре, и она по трубопроводам направляется в тормозные суппорты – устройства, которые прижимают тормозные колодки к диску (или барабану) во время торможения машины.
Таким образом остановочный путь – это время с момента обнаружения опасности до полной остановки.
Он состоит из времени на реакцию водителя, времени на срабатывание тормозной системы и непосредственно тормозного пути, т.е. времени с момента срабатывания тормозов до полной остановки автомобиля.
Как мы видим, тормозной путь и остановочный путь – это не одно и то же. Все эти определения нужно хорошо запомнить, поскольку они встречаются в экзаменационных задачах. Вот, например, одна из них.
Как зависит величина тормозного пути транспортного средства от скорости движения? 1. Не зависит. 2. Увеличивается пропорционально скорости. 3. Увеличивается пропорционально квадрату скорости.
Еще в школе нас учили, что величина тормозного пути находится в зависимости от квадрата скорости. А это значит, что если водитель увеличит скорость вдвое, то тормозной путь возрастет в 4 раза, а если второе, то остановочный путь возрастет в 9 раз. Поэтому, прежде чем выжимать газ, включайте голову! Впрочем, венки на обочинах регулируют скорость движения лучше дорожных знаков. А в данной задаче верный ответ – 3.
Выбирать скорость нужно так, чтобы остановочный путь был меньше зоны видимости. Иначе говоря, водитель увидел впереди какую-то опасность. К примеру, бетонный столб. Он должен успеть остановиться ДО него, а не переехать границу пусть даже на несколько сантиметров (с бетонным столбом это вообще чревато дорогим ремонтом и серьезными травмами).
С безопасностью все понятно, переходим к скорости.
Скорость света самая большая, но достичь ее невозможно, да и не нужно. Ведь на дорогах существуют весьма конкретные ограничения.
Например, в городе (т.е. населенном пункте с табличкой на белом фоне) допустимо ездить со скоростью 60 км/ч. Хотя большинство водителей на свободных дорогах разгоняются до 80 км/ч – ведь за превышение до 20 км/ч пока никак не штрафуют.
В жилых зонах и на дворовых территориях не стоит превышать 20 км/ч: вдруг у ребенка мяч прямиком под колеса укатится. Не сомневайтесь, малыш ринется за ним, не обратив на вашу машину никакого внимания. Да и дороги во дворах оставляют желать лучшего. Это не центральные улицы – тут яма в порядке нормы!
***** Полезный контент есть и в нашем телеграм канале. Подпишись! *****
Кстати, местные органы исполнительной власти могут разрешить превышать общероссийскую скорость в определенных местах.
Например, в Москве на Третьем транспортном кольце разрешили разгоняться до 80 км/ч.
Однако ограничения допустимой скорости встречаются намного чаще.
И в случае, когда при стандартной планке в 60 км/ч вы встречаете знак 10 км/ч, придется сбавить обороты – ведь на дорогах приоритет за знаками.
Иногда можно увидеть знак ограничения минимальной скорости. Причем знак дополнительной информации в виде стрелки показывает на конкретную полосу, где будет действовать ограничение.
Например, на картинке слева скорость движения на крайне левой полосе не должна быть меньше 50 км/ч. А поскольку дорога проходит вне населенного пункта, то верхний предел ограничен 90 км/ч.
Раз уж мы заговорили о дорогах вне населенных пунктов, определимся с установленным на них скоростным режимом.
Мотоциклам, легковушкам и небольшим грузовикам до 3,5 т здесь разрешено ехать не более 90 км/ч.
А если дорога – автомагистраль, то скорость можно увеличить до 110 км/ч.
Или даже до 130 км/ч, где владельцы дорог установили соответствующие дорожные знаки.
А вот с прицепной конструкцией ехать придется на 20 км/ч меньше установленного лимита. То есть на автомагистралях – не более 90 км/ч, на остальных дорогах – не более 70 км/ч.
Грузовикам, перевозящим людей в кузове, или автобусам, совершающим организованные перевозки детей, установили лимит в 60 км/ч – все-таки не дрова везут.
Взяв на буксир, придется двигаться еще медленнее – не более 50 км/ч.
Но всегда нужно помнить, что на тормозной путь оказывает влияние не только скорость, но и дорожные, а также метеорологические условия, в частности видимость в направлении движения.
И напоследок перейдем к запретам, связанным со скоростным режимом.
Водителю запрещается превышать максимальную допустимую для автомобиля скорость. Как говорится: спасибо, Кэп!
Также не разрешено превышать скорость, указанную на знаке «Ограничение скорости», приклеенном на заднее стекло. Иначе зачем приклеивали?
Ничто так не раздражает на трассе, как автомобиль, еле ползущий в левой полосе и всех тормозящий. К тому же это запрещено ПДД. То есть Правилами не допускается создавать помехи другим транспортным средствам, двигаясь без необходимости со слишком малой скоростью.
Кроме того, водителю запрещается резко тормозить, если это не требуется для предотвращения ДТП. Виноват, конечно будет автомобиль позади вас – он не соблюдал безопасную дистанцию. Но в разборках и ремонте поучаствовать придется и вам в том числе.
***** Полезный контент есть и в нашем телеграм канале. Подпишись! *****
Скорость. Единицы скорости
Механическое движение имеет множество характеристик. Вы уже узнали, что оно относительно и бывает разных видов: прямолинейное и криволинейное, равномерное и неравномерное.
Тела движутся по воображаемым линиям, которые называются траекториями, а длина траектории – это путь, который проходит тело.
В этом уроке мы рассмотрим новую физическую величину, характеризующую движение – скорость.
Скорость при равномерном движении
Взгляните на рисунок 1. Если мы предположим, что бегуны, велосипедисты и автомобили двигаются равномерно, то чем будет отличаться их движение?
В таких случаях обычно мы говорим, что машина будет двигаться быстрее, чем велосипедист, а велосипедист – быстрее, чем бегун. Здесь в физике появляется такая величина, как скорость.
Скорость – это физическая величина, характеризующая быстроту движения тел.
В нашем случае люди пробегают 15 км за 1 час, велосипедисты проезжают 25 км за 1 час, а машина за то же время – 60 км, то есть движутся с различными скоростями.
Что показывает скорость при равномерном движении?
Скорость при равномерном движении тела показывает, какой путь проходит тело в единицу времени.
Скорость при равномерном движении постоянна.
Как вычислить скорость
По какой формуле определяют скорость тела, если известен его путь и время, за которое он пройден?
Чтобы определить скорость при равномерном движении, нужно путь, пройденный телом за выбранный промежуток времени, разделить на этот промежуток времени:$Скорость = frac$или$upsilon = frac$.
Здесь $upsilon$ — скорость, $S$ – путь, $t$ — время.
Cкорость тела при равномерном движении – это величина, равная отношению пути ко времени, за которое пройден этот путь.
Соответственно, если автомобиль проезжает в течение 10 с путь, равный 20 метрам (рисунок 2), то его скорость будет равна $frac = 2 frac$ (2 метра в секунду).
Скорость при неравномерном движении
При неравномерном движении тело проходит разные пути за равные промежутки времени, т.е. скорость тела изменяется от одного участка пути к другому.
Как же определить скорость на всем пути? Здесь нам поможет понятие средней скорости.
Как определяют среднюю скорость при неравномерном движении?
Чтобы определить среднюю скорость тела при неравномерном движении, надо весь пройденный путь разделить на все время движения:$upsilon_ = frac$.
Отметим, что средняя скорость описывает движение тела за весь промежуток времени. В это время тело можно замедляться, разгоняться, останавливаться.
Например, если вы выезжаете на автомобиле из Москвы в Санкт-Петербург (рисунок 3), то весь путь займет у вас 10 ч. В это время машина будет то набирать скорость, то тормозить, сделает остановку. Общий путь, который вы при этом проедите, будет равен 600 км.
Средняя скорость движения автомобиля будет равна:$upsilon_ = frac = frac = 60 frac$.
Взгляните на таблицу 1, где приведены различные средние скорости.
Наиболее часто встречаемое ограничение скорости в городах – $ 60 frac$. Переведем это значение в $frac$:
Так мы увидели, что числовое значение скорости зависит от выбранной единицы измерения.
Скорость как вектор
Чем, кроме числового значения, характеризуется скорость тела?
Логично, что, кроме числового значения, скорость имеет и направление. Например, чтобы узнать, где будет находиться велосипедист через 1 час после того, как он выехал из дома, нам необходимо знать скорость движения и ее направление.
Физические величины делятся на те, которые имеют направление и те, которые его не имеют — на векторные и скалярные:
1. Векторные величины – это величины, которые, кроме числового значения (модуля), имеют еще и направление.
Скорость – это векторная физическая величина
Векторные величины обозначаются буквами со стрелочками. Скорость обозначается как $vec<upsilon>$, а модуль скорости — $upsilon$.
На рисунке 4 стрелкой показано направление скорости (направление движение тела).
2. Скалярные величины – это физические величины, которые не имеют направления и характеризуются только числовым значением. Это путь, объем, время, длина, масса и др.
Примеры задач на нахождение скорости
Задача №1
Равномерно двигаясь, поезд за 3 часа прошел путь длиной 152 км. Найдите скорость движения поезда в единицах СИ.
Дано:$S = 152 space км$$t = 3 space ч$
Показать решение и ответ
Решение:
Скорость рассчитывается по формуле:$upsilon = frac$.
$upsilon = frac frac approx 51 frac$.
Выразим в единицах СИ:$51 frac = frac frac approx 14 frac$.
$upsilon = 14 frac$.
Задача №2
Скорость лыжника первую часть пути составляла $20 frac$ в течение 15 мин. Следующие 45 мин его скорость была $10 frac$. Найдите среднюю скорость лыжника.
Обозначим первую часть пути как $s_1$, вторую как $s_2$. Время, соответствующее движению на этих участках, $t_1$ и $t_2$ (рисунок 5). Скорости — $upsilon_1$ и $upsilon_2$.
Дано:$upsilon_1 = 20 frac$$t_1 = 15 space мин$$upsilon_2 = 10 frac$$t_2 = 45 space мин$
Показать решение и ответ
Решение:
Скорость лыжника на первой и второй частях пути:$upsilon_1 = frac$; $upsilon_2 = frac$.
Выразим из этих уравнений неизвестные $s_1$ и $s_2$:$s_1 = upsilon_1t_1$; $s_2 = upsilon_2t_2$.
Чтобы найти среднюю скорость лыжника, нужно его полный путь разделить на все время движения:$upsilon_ = frac = frac<upsilon_1t_1+upsilon_2t_2>< t_1+t_2>$.
Выпишем отдельно часть выражения и переведем в часы:$t_1+t_2 = 15 space мин + 45 space мин = 1space ч$.
Тогда:$t_1 = frac space ч = 0.25 space ч$,$t_2 = frac space ч = 0.75 space ч$.
$upsilon_ = 12,5 frac$.
Упражнения
Упражнение №1
Выразите скорости тел: $90 frac$ и $36 frac$ в $frac$.
