Глава 2. Взаимодействие тел. § 16. Скорость. Единицы скорости — с. 54
§ 16. Вопрос 1. Что показывает скорость тела при равномерном движении?
Скорость при равномерном движении показывает, какой путь тело проходит за единицу времени. Например, скорость 5 м/с означает, что за каждую секунду тело проходит 5 м, за две секунды — 10 м и так далее. Чем больше скорость, тем больший путь тело проходит за одно и то же время и тем быстрее оно движется. При равномерном движении скорость не меняется, поэтому за любые равные промежутки времени тело проходит одинаковые пути.
§ 16. Вопрос 2. По какой формуле можно рассчитать скорость тела, если заданы путь и время, за которое он пройден?
Скорость равномерно движущегося тела равна отношению пройденного пути ко времени, за которое этот путь пройден: v = s/t, где s — путь, t — время движения. Например, если тело прошло s = 100 м за t = 20 с, то v = 100 м / 20 с = 5 м/с. Чтобы найти скорость, нужно путь разделить на время.
§ 16. Вопрос 3. Какова единица скорости в СИ?
В СИ единица скорости — метр в секунду (м/с). Это скорость такого равномерного движения, при котором за 1 с тело проходит путь 1 м. Единица получается из формулы v = s/t: путь измеряют в метрах, время — в секундах, поэтому скорость измеряется в м/с. Используют и другие единицы, например километр в час (км/ч): 1 м/с = 3,6 км/ч, а 1 км/ч = 10/36 м/с ≈ 0,28 м/с.
§ 16. Вопрос 4. Скорость — величина векторная. Что это значит?
Векторной называют величину, которая характеризуется не только числовым значением, но и направлением в пространстве. Скорость — величина векторная: чтобы описать движение, мало сказать, что тело движется со скоростью 10 м/с, нужно ещё указать, в какую сторону. Два тела с одинаковыми по значению скоростями, но направленными в разные стороны, движутся по-разному: они не догонят друг друга, а удаляются. Скорость обозначают буквой v со стрелкой, а на рисунках изображают направленным отрезком (стрелкой): направление стрелки совпадает с направлением движения, а длина в выбранном масштабе выражает числовое значение скорости (модуль вектора). Величины, не имеющие направления (время, путь, масса), называют скалярными.
§ 16. Вопрос 5. По какой формуле определяют среднюю скорость тела при неравномерном движении?
Среднюю скорость при неравномерном движении определяют по формуле vср = s/t: нужно весь пройденный путь s разделить на всё время t, за которое этот путь пройден. Это скорость такого равномерного движения, при котором тело прошло бы тот же путь за то же время. Например, если тело преодолело s = 100 м за t = 20 с, то vср = 100 м / 20 с = 5 м/с, хотя на отдельных участках скорость могла быть и больше, и меньше этого значения.
§ 16. Вопрос 6. Какую скорость имеют в виду, говоря о скорости автомобиля между двумя пунктами; скорости пули в момент вылета из ствола?
Когда говорят о скорости автомобиля между двумя пунктами, имеют в виду среднюю скорость: весь путь между пунктами делят на всё время в пути (с остановками и разгонами). На отдельных участках автомобиль мог ехать быстрее или медленнее. Скорость пули в момент вылета из ствола — это мгновенная скорость, то есть скорость в данный момент времени и в данной точке траектории. Это скорость, которую можно считать постоянной за столь малый промежуток времени, что движение в течение него представляется равномерным. Именно мгновенную скорость показывает спидометр автомобиля.
§ 16. Дополнительный вопрос. Используя формулу для расчёта vср, докажите, что единица средней скорости в СИ — метр в секунду.
Средняя скорость определяется формулой vср = s/t. В СИ путь s измеряют в метрах (м), а время t — в секундах (с). Подставляя единицы в формулу, получаем: [vср] = [s]/[t] = 1 м / 1 с = 1 м/с. Значит, единица средней скорости в СИ — метр в секунду: это средняя скорость такого движения, при котором за 1 с тело в среднем проходит путь 1 м.