Определение скорости. Школьный курс физики
Содержание
Скорoсть — понятие, с которым мы вначале сталкиваемся в реальной жизни, затем встречаем на математике и только затем изучаем в курсе школьной физики.
Попробуем разобраться с физическим смыслом этой величины с использованием простых примеров.
Физический смысл и определение скорости
Понятие «скорость» встречается ученикам не только в школьном курсе физики за 7 класс. Гораздо раньше дети знакомятся с ним в реальной жизни, на интуитивном уровне понимая значение «быстро» или «медленно». Мы достаточно рано узнаем, что автомобиль едет быстро, а улитка ползет медленно.
Ракета летит еще быстрее автомобиля, а время — то летит, то тянется.
Ситуация становится еще запутаннее, если мы посмотрим на кухню, где готовится какое-то блюдо. Если оно любимое — то готовится долго, а съедается быстро. Если нелюбимое — тогда наоборот. Или каникулы или выходные — они всегда проходят с феерической скоростью, а вот учебные дни всегда тянутся медленно.
Неудивительно, что в физике понятие «скopость» также используют часто и для разных применений.
Есть скорость движения объекта (даже и не одна), протекания химических реакций (вы уже познакомились с ними в курсе химии), изменения температуры. Фактически это быстрота (вы удивитесь, но в физике есть термин «быстрота») какого-либо действия.
В этой статье мы узнаем, что называют скоростью в классической механике.
Запишем определение:
Скорость — векторная величина, которая отражает быстроту перемещения материальной точки в выбранной системе отсчета.
Пока не будем разбирать это определение, а вернемся к нему позже, когда наработаем определенный багаж физических и математических знаний.
Система отсчета
Разберем значение системы отсчета, поскольку она имеет огромное значение для изменения скорoсти. Это тоже физическое/математическое понятие, и весьма сложное, которое будет изучаться позже.
Сейчас нам достаточно понимать, что скорость можно измерять в привязке к какому-то объекту.
Пример. Представим себе движущийся поезд с абсолютно прозрачным корпусом. Удобно, ведь стоя возле железной дороги, мы можем наблюдать за жизнью пассажиров. Сейчас такой поезд пролетает мимо на скорости 300 километров в час, но мы успеваем заметить, что ребенок бросил мячик на пол — и этот мячик катится по полу и с нашей точки зрения делает это очень быстро.
Даже обгоняет поезд — то есть скорoсть мячика превышает 300 км/ч. Впечатляет. В то же время для ребенка, бросившего игрушку, ее скорость невелика — около 2-3 километров в час.
И вот мячик прекратил движение. С точки зрения ребенка его скорость равна 0 км/ч, но с нашей точки зрения объект четь замедлился, но все еще движется со cкоростью поезда, то есть 300 км/ч.
Вывод: Скорость каким-то образом зависит от точки зрения наблюдателя, то есть от выбранной системы отсчета.
Рассматривая этот пример, мы намеренно ввели одну из единиц измерения скорости движения — километры в час (км/ч). Это очень наглядное обозначение, где в числителе у нас единица длины, а в знаменателе — единица времени. Есть и другие единицы измерения:
- метры в секунду или м/с (в системе СИ), например, скорость звука в воздухе составляет около 331 м/с;
- км/с — удобно использовать для очень быстрых объектов, например, скорость света составляет около 300 тыс. км/с;
- другие величины, например сантиметр в секунду или см/с (улитка движется со скоростью около 6 см/с).
То есть скорость равна расстоянию, которое объект проходит за определенный отрезок времени. Но не все так просто.
Что не так со скоростью
Представим себе, что автомобиль движется между населенными пунктами с промежуточными остановками.
Расстояние между ними составляет 60 километров, которое транспорт преодолевает за 1 час, следовательно, скорость на всем маршруте составит 60 км/ч. Вместе с тем половину пути, 30 км, машина преодолела за 15 минут или за 0,25 часа, то есть его скорость на этом отрезке была:
= 120 км/ч.
Так какая же скорость правильная, 60 или 120 км/ч?
В школьном курсе физике самое первое знакомство со скоростью происходит при условии равномерного прямолинейного движения.
Каковы же особенности этого движения:
- равномерное — в любой интервал времени объект преодолевает одинаковое расстояние (автомобиль из примера двигался иначе);
- прямолинейное — движение осуществляется вдоль прямой линии (вероятнее всего, машина также двигалась не по прямой, хотя бы из учета кривизны Земли и поворотов на трассе).
В реальной жизни равномерное прямолинейное движение если и встречается, то нечасто. Мы сами и все движущиеся объекты, ускоряются и замедляются, а то и стоят на месте (со скоростью 0 м/с), изменяют направление.
Но для простоты расчетов и для введения во «Вселенную скoрости» этого будет достаточно.
Пример
Катер движется по реке равномерно и прямолинейно со скоростью 60 км/ч. Определить, за какое время он преодолеет расстояние в 30 км.
Решение
У нас есть базовая формула, которая связывает время, перемещение и скорость:
Выразив из нее время, получим:
Ответ: 0,5 часа или 30 минут.
Занимайтесь на курсах ЕГЭ и ОГЭ в паре TwoStu и получите максимум баллов на экзамене:
