Равномерное прямолинейное движение

Прямолинейное движение может быть равномерным и неравномерным.

Рассмотрим механическое движение, совершаемое тележкой, движущейся по демонстрационному столу.

Рис. 1

Найдем величину, которая бы характеризовала данное движение тележки, оставалась для него постоянной, но отличалась бы для других движений.

Непосредственно измеряемыми величинами, которые описывают движение тележки, являются ее перемещение и время, в течение которого это перемещение совершается.

Засечем с помощью секундомера время, в течение которого тележка совершала бы некоторое перемещение. При быстром и медленном движении тележки в течение одного и того же промежутка времени, перемещения, совершаемые ею, оказываются различными.

Зафиксируем с помощью линейки перемещение, совершаемое тележкой в течение некоторого промежутка времени. Время, в течение которого тележка совершает одинаковое перемещение при ее быстром и медленном движении, так же оказывается различным.

Следовательно, ни время движения тележки, ни её перемещение, не могут являться отличительными характеристиками данного вида движения, поскольку не остаются для него постоянными.

Но если такой характеристикой не являются непосредственно измеряемые в эксперименте величины, может быть, ее роль будет играть величина, получаемая путем выполнения каких-нибудь математических операций с этими величинами?

Для ответа на вопрос продолжим опыты с тележкой.

На стол положим бумажную ленту и поставим тележку так, чтобы она могла совершать механическое движение относительно ленты.

Для исследования характера движения тележки поместим на нее сосуд, наполненный подкрашенной жидкостью и имеющий отверстие с краном. Приведем тележку в движение, предварительно открыв кран. По меткам на ленте будем судить о перемещениях тележки за равные промежутки времени.

Измерим перемещения, совершенные тележкой за ряд последовательных равных промежутков времени. Эти перемещения оказываются равными друг другу.

Рис. 2

ΔS1 = ΔS2 = ΔS3 = ...

Δt1 = Δt2 = Δt3 = ...

Вернем тележку в исходное состояние и повторим опыт для других интервалов времени.

Рис. 3

Перемещения тележки изменились, но по-прежнему остались равными друг другу.

Механическое движение, при котором тело за любые равные промежутки времени совершает равные перемещения, называется равномерным.

Заметим, что если делить перемещение, совершаемое тележкой, на время, в течение которого это перемещение совершается, то для одного и того же равномерного движения отношение этих величин остается одинаковым. В то же время, для разных равномерных движений это отношение различно.

Векторная физическая величина, равная отношению перемещения, совершаемого телом, ко времени, в течение которого это перемещение совершается, удовлетворяет поставленной задаче и называется скоростью равномерного прямолинейного движения: 

Следует заметить, что введенная таким образом величина не зависит ни от перемещения, ни от времени движения рассматриваемого тела и постоянна на любых участках этого движения и в течение любых промежутков времени.

Скорость показывает, какое перемещение совершает тело за единицу времени. Чтобы получить единицу скорости, нужно в определяющую формулу скорости подставить единицы перемещения – 1 м и времени – 1 с.

Получаем: [υ] = 1 м/с.

Зная скорость равномерного прямолинейного движения и начальное положение тела, можно определить положение тела в любой наперед заданный момент времени. Для случая движения вдоль одной прямой для этого надо решить уравнение: x = x0 + υx ∙ Δt.