ความเร็วเฉลี่ยเป็นปริมาณจริงหรือไม่ เพราะเหตุใด ความเร็วเฉลี่ยและทันทีเมื่อเคลื่อนที่จุดเป็นเส้นตรง มันขึ้นอยู่กับอะไร

59. ยกตัวอย่าง การเคลื่อนไหวที่ไม่สม่ำเสมอ.
การร่วงหล่นของร่างกายการเคลื่อนไหวของนก

60. ความเร็ว 𝑣av เป็นปริมาณทางกายภาพหรือไม่? ทำไม
ใช่มันเป็นเพราะมันเป็นทรัพย์สิน ร่างกาย.

61. นักฟุตบอลชั้นสูงวิ่งประมาณ 20 กม. ต่อนัด ความเร็วเฉลี่ยของเขาคืออะไร?

62. กำหนดความเร็วเฉลี่ยของนักเล่นสกีที่ขึ้นเนินก่อนแล้วจึงลง เมื่อยกขึ้นจะมีระยะทางเท่ากับ 6 กม. ด้วยความเร็ว 5.4 กม./ชม. ในระหว่างการลงเขา ความเร็วของนักสกีคือ 10 m/s และระยะทางที่เขาเดินทางคือ 2 กม.

63. ใช้ตารางที่ 14 คำนวณความเร็วเฉลี่ยของนักกีฬาในระยะทางต่างๆ

ก) ที่ระยะ 100 เมตร

ข) ที่ระยะทาง 2,000 ม.

ค) บน ระยะมาราธอน

ดูว่าความเร็วเฉลี่ยของนักกีฬาเปลี่ยนแปลงไปตามระยะทางที่เพิ่มขึ้นอย่างไร อธิบายผลลัพธ์
𝑣av ลดลงเนื่องจากความเร็วสูงขึ้นเมื่อเริ่มต้น

64. * ทำการทดลอง กำหนดความเร็วในการยกเฉลี่ยในอาคารของคุณ โปรดทราบว่าระยะห่างระหว่างชั้น (หรือความสูงของเพดาน) ในบ้านแต่ละหลังแตกต่างกัน ไม่จำเป็นต้องวัดความสูงของเพดาน แต่ก็เพียงพอที่จะกำหนดค่าโดยประมาณโดยใช้วิธีการประมาณค่า
ขั้นแรกให้คิดว่าคุณจะทำการทดลองอย่างไร

เป้า: กำหนดความเร็วเฉลี่ยของการเคลื่อนไหว
วัตถุ: ลิฟต์.
กองทุน: นาฬิกาจับเวลา

เขียนข้อมูลที่ได้รับจากประสบการณ์ข้างต้นและแก้ปัญหา
คุณคิดว่าสามารถทำอะไรได้บ้างเพื่อให้มั่นใจมากขึ้นว่าคำตอบของคุณถูกต้อง?
วัดเวลาหยุดและเคลื่อนย้ายในแต่ละชั้น

65. รถเคลื่อนที่ในเกียร์แรกและหลังจาก 20 วินาที คนขับเข้าเกียร์สอง กำหนดจากกราฟของการพึ่งพาเส้นทางที่รถขับตรงเวลา (รูปที่ 20) ความเร็วของการเคลื่อนที่ในเกียร์หนึ่งและเกียร์สอง เช่นเดียวกับความเร็วเฉลี่ยของรถในส่วนของเส้นทางเท่ากับ 720 เมตร

2.2 ความเร็วเฉลี่ยและทันทีเมื่อเคลื่อนที่จุดเป็นเส้นตรง

ดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว การเคลื่อนไหวที่สม่ำเสมอคือ รุ่นที่ง่ายที่สุดการเคลื่อนไหวทางกล หากโมเดลดังกล่าวใช้ไม่ได้ ควรใช้โมเดลที่ซับซ้อนกว่านี้ ในการสร้างสิ่งเหล่านี้ เราต้องพิจารณาแนวคิดของความเร็วในกรณีของการเคลื่อนที่ไม่สม่ำเสมอ

ให้สำหรับช่วงเวลาจาก t 0 ถึง tเปลี่ยนพิกัด 1 จุดจาก x 0 ถึง xหนึ่ง . หากเราคำนวณความเร็วตามกฎข้อที่แล้ว

\(~\upsilon_(cp) = \frac(\Delta x)(\Delta t) = \frac(x_1 - x_0)(t_1 - t_0) \) , (1)

แล้วเราจะได้ค่า (เรียกว่า ความเร็วเฉลี่ย) ซึ่งอธิบายความเร็วของการเคลื่อนไหว "โดยเฉลี่ย" - ค่อนข้างเป็นไปได้ว่าในช่วงครึ่งแรกของเวลาของการเคลื่อนไหวจุดจะเปลี่ยนไป ระยะทางมากขึ้นกว่าที่สอง

ความเร็วเฉลี่ยคือปริมาณทางกายภาพที่เท่ากับอัตราส่วนของการเปลี่ยนแปลงในพิกัดของจุดต่อช่วงเวลาที่การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้น

ความหมายทางเรขาคณิตของความเร็วเฉลี่ยคือสัมประสิทธิ์ความชันของซีแคนต์ ABกราฟิคของกฎการเคลื่อนที่

สำหรับคำอธิบายการเคลื่อนไหวที่ละเอียดและแม่นยำยิ่งขึ้น คุณสามารถตั้งค่าความเร็วเฉลี่ยสองค่า - สำหรับครึ่งแรกของเวลาการเคลื่อนไหว υ cf1 สำหรับครึ่งหลัง - υ cf2 หากความแม่นยำดังกล่าวไม่เหมาะกับเราจำเป็นต้องแบ่งช่วงเวลาเพิ่มเติม - เป็นสี่แปด ฯลฯ ชิ้นส่วน ในกรณีนี้ จำเป็นต้องตั้งค่าสี่ แปด ฯลฯ ตามลำดับ ค่าความเร็วเฉลี่ย เห็นด้วยคำอธิบายดังกล่าวจะยุ่งยากและไม่สะดวก ทางออกจากสถานการณ์นี้มีมานานแล้ว - การพิจารณาความเร็วเป็นหน้าที่ของเวลา

เรามาดูกันว่าความเร็วเฉลี่ยจะเปลี่ยนไปอย่างไรเมื่อระยะเวลาที่เราคำนวณความเร็วนี้ลดลง รูปที่ 6 แสดงกราฟการพึ่งพาพิกัดของจุดวัสดุตรงเวลา เราจะคำนวณความเร็วเฉลี่ยสำหรับช่วงเวลาจาก t 0 ถึง t 1 , ประมาณค่าอย่างต่อเนื่อง t 1 ถึง t 0 . ในกรณีนี้ตระกูลของเสน่หา อา 0 อา 1 , อา 0 อา 1 ’, อา 0 อา 1 '' (รูปที่ 6) จะมีแนวโน้มไปยังตำแหน่งจำกัดของเส้นตรง อา 0 บีซึ่งสัมผัสกับกราฟของกฎการเคลื่อนที่ เรานำเสนอสอง โอกาสต่าง ๆเพื่อแสดงว่า ความเร็วทันทีอาจมากหรือน้อยกว่าความเร็วเฉลี่ยก็ได้ ขั้นตอนนี้ยังสามารถอธิบายเกี่ยวกับพีชคณิตโดยการคำนวณอัตราส่วนอย่างต่อเนื่อง \(~\upsilon_(cp) = \frac(x_1 - x_0)(t_1 - t_0)\) , \(~\upsilon"_(cp) = \frac( x" _1 - x_0)(t"_1 - t_0)\) , \(~\upsilon""_(cp) = \frac(x""_1 - x_0)(t""_1 - t_0)\) . ปริมาณเหล่านี้เข้าใกล้ค่าที่กำหนดไว้อย่างดี ค่าจำกัดนี้เรียกว่า ความเร็วทันที.

ความเร็วชั่วพริบตาคืออัตราส่วนของการเปลี่ยนแปลงพิกัดของจุดต่อช่วงเวลาที่การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้น โดยมีช่วงเวลาที่มีแนวโน้มเป็นศูนย์:

\(~\upsilon = \frac(\Delta x)(\Delta t)\) สำหรับ Δ t → 0 . (2)

ความหมายทางเรขาคณิตของความเร็วชั่วขณะคือสัมประสิทธิ์ความชันของแทนเจนต์ต่อกราฟของกฎการเคลื่อนที่

ดังนั้นเราจึง "ผูก" ค่าของความเร็วชั่วขณะหนึ่งกับช่วงเวลาเฉพาะ - เราตั้งค่าของความเร็วใน ช่วงเวลานี้เวลา ณ จุดที่กำหนดในอวกาศ ดังนั้นเราจึงมีโอกาสพิจารณาความเร็วของร่างกายว่าเป็นหน้าที่ของเวลาหรือหน้าที่ของพิกัด

จากมุมมองทางคณิตศาสตร์ วิธีนี้สะดวกกว่าการตั้งค่าความเร็วเฉลี่ยในช่วงเวลาสั้นๆ หลายๆ ครั้ง อย่างไรก็ตาม ลองพิจารณาว่า ความหมายทางกายภาพความเร็วในขณะนี้? ความเร็วเป็นลักษณะของการเคลื่อนไหวใน กรณีนี้การเคลื่อนไหวของร่างกายในอวกาศ เพื่อแก้ไขการเคลื่อนไหว จำเป็นต้องสังเกตการเคลื่อนไหวในช่วงระยะเวลาหนึ่ง ในการวัดความเร็วจำเป็นต้องใช้ระยะเวลาหนึ่งด้วย แม้แต่มาตรวัดความเร็วที่ล้ำหน้าที่สุด การติดตั้งเรดาร์ ยังวัดความเร็วของยานพาหนะที่กำลังเคลื่อนที่แม้ในช่วงเวลาสั้นๆ (ตามลำดับหนึ่งในล้านของวินาที) และไม่ใช่ในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่ง ดังนั้น นิพจน์ "ความเร็ว ณ เวลาที่กำหนด" จากมุมมองของฟิสิกส์จึงไม่ถูกต้อง อย่างไรก็ตาม ในกลศาสตร์พวกเขาใช้แนวคิดเรื่องความเร็วทันทีอย่างต่อเนื่อง ซึ่งสะดวกมากในการคำนวณทางคณิตศาสตร์ ในทางคณิตศาสตร์ ทางตรรกะ เราสามารถพิจารณาถึงข้อ จำกัด Δ t→ 0 และทางกายภาพมีค่าต่ำสุดที่เป็นไปได้ของช่วงเวลา Δ tซึ่งคุณสามารถวัดความเร็วได้

ในอนาคต เมื่อพูดถึงความเร็ว เราจะนึกถึงความเร็วทันที โปรดทราบว่าเมื่อ การเคลื่อนไหวสม่ำเสมอความเร็วชั่วขณะนั้นเท่ากับความเร็วที่กำหนดไว้ก่อนหน้านี้ เพราะด้วยการเคลื่อนไหวที่สม่ำเสมอ อัตราส่วน \(~\frac(\Delta x)(\Delta t)\) ไม่ได้ขึ้นอยู่กับค่าของช่วงเวลา ดังนั้นจึงยังคงไม่เปลี่ยนแปลงแม้ สำหรับขนาดเล็กโดยพลการ Δ t.

เนื่องจากความเร็วอาจขึ้นอยู่กับเวลา จึงควรพิจารณาเป็น การทำงานเวลาและพล็อตเป็นภาพกราฟิก

หัวข้อนี้จะเป็นประโยชน์ไม่เฉพาะกับนักเรียนเท่านั้น มัธยมแต่แม้กระทั่งผู้ใหญ่ นอกจากนี้ บทความจะเป็นที่สนใจของผู้ปกครองที่ต้องการอธิบายให้ลูกฟังถึงเรื่องง่ายๆ จาก วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ. ในบรรดา หัวข้อสำคัญคือความเร็วในวิชาฟิสิกส์

บ่อยครั้งที่นักเรียนไม่สามารถคิดวิธีแก้ปัญหา แยกแยะระหว่างประเภทความเร็วที่มีอยู่ และเป็นการยากที่จะเข้าใจคำจำกัดความทางวิทยาศาสตร์ ที่นี่เราจะพิจารณาทุกอย่างในภาษาที่เข้าถึงได้ง่ายขึ้นเพื่อให้ทุกอย่างไม่เพียงชัดเจน แต่ยังน่าสนใจอีกด้วย แต่คุณยังจำบางสิ่งได้ เนื่องจากวิทยาศาสตร์เทคนิค (ฟิสิกส์และคณิตศาสตร์) ต้องการให้คุณจำสูตร หน่วยวัด และแน่นอน ความหมายของสัญลักษณ์ในแต่ละสูตร

หาได้ที่ไหน?

มาเริ่มกันที่ จำไว้ว่า หัวข้อนี้หมายถึงส่วนของฟิสิกส์เช่นกลศาสตร์ส่วนย่อย "Kinematics" นอกจากนี้ การศึกษาความเร็วยังไม่จบเพียงแค่นี้ แต่จะอยู่ในหัวข้อต่อไปนี้

• เลนส์,
• แรงสั่นสะเทือนและคลื่น
• อุณหพลศาสตร์
• ฟิสิกส์ควอนตัมและอื่น ๆ

นอกจากนี้ แนวคิดของความเร็วยังพบได้ในเคมี ชีววิทยา ภูมิศาสตร์ วิทยาการคอมพิวเตอร์ ในวิชาฟิสิกส์ หัวข้อ "ความเร็ว" เกิดขึ้นบ่อยที่สุดและมีการศึกษาในเชิงลึก

นอกจากนี้, ให้คำใช้ใน ชีวิตประจำวันพวกเราทุกคน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในหมู่ผู้ขับขี่รถยนต์ ผู้ขับขี่ยานพาหนะ แม้แต่พ่อครัวที่มีประสบการณ์ก็มักจะใช้วลีเช่น "ปัด ไข่ขาวเครื่องผสมที่ความเร็วปานกลาง

ความเร็วคืออะไร?

ความเร็วในฟิสิกส์เป็นปริมาณจลนศาสตร์ หมายถึงระยะทางที่ร่างกายเดินทางในช่วงระยะเวลาหนึ่ง สมมติว่ามีชายหนุ่มคนหนึ่งย้ายจากบ้านไปที่ร้านค้า ซึ่งครอบคลุมพื้นที่สองร้อยเมตรในหนึ่งนาที ตรงกันข้าม ยายแก่ของเขาจะผ่านเส้นทางเดิมภายในหกนาทีด้วยก้าวเล็กๆ นั่นคือ ผู้ชายคนนั้นเคลื่อนไหวเร็วกว่าญาติผู้สูงอายุของเขามาก ในขณะที่เขาพัฒนาความเร็วได้มากกว่านั้นมาก โดยก้าวเท้ายาวๆ อย่างรวดเร็วมาก

เช่นเดียวกับรถยนต์: รถคันหนึ่งวิ่งเร็วกว่าและอีกคันช้าลงเพราะความเร็วต่างกัน ต่อมาเราจะพิจารณาตัวอย่างมากมายที่เกี่ยวข้องกับแนวคิดนี้

สูตร

ในบทเรียนที่โรงเรียน การพิจารณาสูตรความเร็วในวิชาฟิสิกส์นั้นเป็นสิ่งที่จำเป็นเพื่อให้สะดวกต่อการแก้ปัญหา

• V คือความเร็วของการเคลื่อนที่ตามลำดับ
• S คือระยะทางที่ร่างกายปกคลุมเมื่อเคลื่อนที่จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งในอวกาศ
• เสื้อ - เวลาเดินทาง

คุณควรจำสูตรนี้ไว้เพราะจะมีประโยชน์ในอนาคตเมื่อแก้ปัญหาได้มากมายและไม่เพียงเท่านั้น ตัวอย่างเช่น คุณอาจสงสัยว่าคุณจะเดินทางจากบ้านไปที่ทำงานหรือโรงเรียนได้เร็วแค่ไหน แต่คุณสามารถค้นหาระยะทางล่วงหน้าได้โดยใช้แผนที่บนสมาร์ทโฟนหรือคอมพิวเตอร์ของคุณ หรือใช้เวอร์ชันกระดาษ รู้มาตราส่วนและมีไม้บรรทัดอยู่กับคุณ ถัดไป คุณต้องจดเวลาก่อนเริ่มเคลื่อนไหว เมื่อถึงที่หมายแล้ว ดูว่าต้องใช้เวลากี่นาทีหรือชั่วโมงกว่าจะผ่านไปโดยไม่หยุดพัก

วัดอะไร?

ความเร็วมักวัดโดยใช้ระบบ SI ของหน่วย ด้านล่างนี้ไม่ได้เป็นเพียงหน่วยเท่านั้น แต่ยังเป็นตัวอย่างของตำแหน่งที่นำไปใช้ด้วย:

• กม./ชม. (กิโลเมตรต่อชั่วโมง) - ขนส่ง;
• m/s (เมตรต่อวินาที) - ลม;
• กม./วินาที (กิโลเมตรต่อวินาที) - วัตถุในอวกาศ, จรวด;
• มม./ชม. (มิลลิเมตรต่อชั่วโมง) - ของเหลว

อันดับแรก ลองหาว่าเส้นเศษส่วนมาจากไหน และทำไมหน่วยวัดถึงเป็นเช่นนั้น ให้ความสนใจกับสูตรฟิสิกส์สำหรับความเร็ว คุณเห็นอะไร? ตัวเศษคือ S (ระยะทาง, เส้นทาง) วัดระยะทางอย่างไร? เป็นกิโลเมตร เมตร มิลลิเมตร ในตัวส่วนตามลำดับ t (เวลา) - ชั่วโมง, นาที, วินาที ดังนั้นหน่วยวัดปริมาณจึงเหมือนกับที่แสดงในตอนต้นของหัวข้อนี้ทุกประการ

เรามารวมการศึกษาสูตรความเร็วในวิชาฟิสิกส์กับคุณดังนี้ ร่างกายจะเอาชนะระยะทางไหนในช่วงเวลาที่กำหนด? ตัวอย่างเช่น, ผู้ชายจะผ่านไป 5 กิโลเมตร ใน 1 ชั่วโมง รวม: ความเร็วของบุคคลคือ 5 กม. / ชม.

มันขึ้นอยู่กับอะไร?

บ่อยครั้งที่ครูถามนักเรียนว่า: "อะไรเป็นตัวกำหนดความเร็ว" นักเรียนมักจะหลงทางและไม่รู้จะพูดอะไร อันที่จริงทุกอย่างง่ายมาก เพียงแค่ดูที่สูตรสำหรับคำใบ้ที่จะปรากฏขึ้น ความเร็วของร่างกายในฟิสิกส์ขึ้นอยู่กับเวลาของการเคลื่อนไหวและระยะทาง หากไม่ทราบพารามิเตอร์เหล่านี้อย่างน้อยหนึ่งตัว จะไม่สามารถแก้ปัญหาได้ นอกจากนี้ คุณสามารถดูความเร็วประเภทอื่นๆ ได้ในตัวอย่าง ซึ่งจะกล่าวถึงในส่วนต่อไปนี้ของบทความนี้

ในงานจำนวนมากในด้านจลนศาสตร์ คุณต้องสร้างกราฟการพึ่งพา โดยที่แกน X คือเวลา และแกน Y คือระยะทาง เส้นทาง จากภาพดังกล่าว เราสามารถประเมินธรรมชาติของความเร็วในการเคลื่อนที่ได้อย่างง่ายดาย เป็นที่น่าสังเกตว่าในหลายอาชีพที่เกี่ยวข้องกับการขนส่ง เครื่องจักรไฟฟ้ามักใช้กราฟิก ตัวอย่างเช่นบนทางรถไฟ

ถูกเวลา วัดความเร็ว

มีอีกเรื่องที่ทำให้นักเรียนมัธยมต้นกลัว - ความเร็วชั่วพริบตา ในทางฟิสิกส์ แนวคิดนี้เกิดขึ้นจากการนิยามขนาดของความเร็วในช่วงเวลาหนึ่งชั่วพริบตา

ลองดูตัวอย่างง่ายๆ กัน: คนขับกำลังขับรถไฟ ผู้ช่วยของเขากำลังดูความเร็วอยู่เป็นระยะๆ มองเห็นแต่ไกลควรเช็คว่ารถไฟวิ่งเร็วแค่ไหนตอนนี้ ผู้ช่วยคนขับรายงานเมื่อเวลา 16:00 น. ว่าความเร็ว 117 กม./ชม. นี่คือความเร็วทันทีที่บันทึกไว้เมื่อเวลา 16.00 น. สามนาทีต่อมา ความเร็ว 98 กม./ชม. นี่เป็นความเร็วทันทีที่สัมพันธ์กับ 16 ชั่วโมง 03 นาที

จุดเริ่มต้นของการเคลื่อนไหว

หากไม่มีความเร็วเริ่มต้น ฟิสิกส์ไม่ได้แสดงถึงการเคลื่อนไหวของอุปกรณ์การขนส่งเกือบทั้งหมด พารามิเตอร์นี้คืออะไร? นี่คือความเร็วที่วัตถุเริ่มเคลื่อนที่ สมมติว่ารถไม่สามารถเริ่มเคลื่อนที่ในทันทีด้วยความเร็ว 50 กม./ชม. เธอต้องเร่งความเร็ว เมื่อคนขับเหยียบคันเร่ง รถจะเริ่มเคลื่อนที่อย่างราบรื่น เช่น ที่ความเร็ว 5 กม./ชม. ก่อน แล้วจึงค่อย ๆ 10 กม./ชม. 20 กม./ชม. เป็นต้น (5 กม./ชม. คือ ความเร็วเริ่มต้น).

แน่นอนคุณสามารถเริ่มต้นได้อย่างเฉียบคม เช่น นักวิ่ง-นักกีฬา เมื่อถูกตี ลูกเทนนิสแร็กเกต แต่ก็ยังมีความเร็วเริ่มต้นอยู่เสมอ ตามมาตรฐานของเรา มีเพียงดาว ดาวเคราะห์ และดาวเทียมในกาแล็กซี่ของเราเท่านั้นที่ไม่มี เนื่องจากเราไม่รู้ว่าการเคลื่อนไหวเริ่มขึ้นเมื่อใดและอย่างไร แท้จริงแล้ว วัตถุในอวกาศไม่สามารถหยุดได้จนกว่าจะตาย พวกมันเคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลา

ความเร็วสม่ำเสมอ

ความเร็วในฟิสิกส์คือการรวมกันของปรากฏการณ์และลักษณะเฉพาะของแต่ละบุคคล นอกจากนี้ยังมีการเคลื่อนไหวที่สม่ำเสมอและไม่สม่ำเสมอ เส้นโค้งและเส้นตรง ยกตัวอย่าง คนคนหนึ่งเดินไปตามถนนเส้นตรงด้วยความเร็วเท่ากัน เอาชนะระยะทาง 100 เมตรจากจุด A ไปจุด B

ในแง่หนึ่งสิ่งนี้สามารถเรียกได้ว่าเป็นเส้นตรงและความเร็วสม่ำเสมอ แต่ถ้าคุณติดเซ็นเซอร์ความเร็วและเส้นทางที่แม่นยำมากกับบุคคล คุณจะเห็นว่ายังคงมีความแตกต่างอยู่ ความเร็วไม่เท่ากัน- นี่คือเมื่อความเร็วเปลี่ยนแปลงอย่างสม่ำเสมอหรือต่อเนื่อง

ในชีวิตประจำวันและเทคโนโลยี

ความเร็วของการเคลื่อนที่ในฟิสิกส์มีอยู่ทุกที่ แม้แต่จุลินทรีย์ก็เคลื่อนไหวด้วย ความเร็วช้า. เป็นที่น่าสังเกตว่ามีการหมุนซึ่งมีความเร็วเช่นกัน แต่มีหน่วยวัด - รอบต่อนาที (รอบต่อนาที) ตัวอย่างเช่น ความเร็วในการหมุนของดรัมใน เครื่องซักผ้า. หน่วยวัดนี้ใช้ทุกที่ที่มีกลไกและเครื่องจักร (เครื่องยนต์ มอเตอร์)

ในภูมิศาสตร์และเคมี

แม้แต่น้ำก็มีความเร็วในการเคลื่อนที่ ฟิสิกส์เป็นเพียงวิทยาศาสตร์สาขาย่อยในด้านกระบวนการที่เกิดขึ้นในธรรมชาติ เช่น ความเร็วลม คลื่นในทะเล ทั้งหมดนี้วัดจากค่าปกติ พารามิเตอร์ทางกายภาพค่า.

แน่นอน พวกคุณหลายคนคงคุ้นเคยกับวลีที่ว่า "อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี" เฉพาะในวิชาเคมีเท่านั้นที่มีความหมายแตกต่างกัน เพราะมันหมายถึงระยะเวลาที่กระบวนการนี้หรือกระบวนการนั้นจะเกิดขึ้น ตัวอย่างเช่น โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตจะละลายในน้ำเร็วขึ้นหากคุณเขย่าภาชนะ

ความเร็วชิงทรัพย์

มีปรากฏการณ์ที่มองไม่เห็น ตัวอย่างเช่น เราไม่สามารถมองเห็นได้ว่าอนุภาคของแสง การแผ่รังสีต่างๆ เคลื่อนที่อย่างไร เสียงแพร่กระจายอย่างไร แต่ถ้าไม่มีการเคลื่อนที่ของอนุภาค ก็จะไม่มีปรากฏการณ์เหล่านี้เกิดขึ้นในธรรมชาติ

สารสนเทศ

เกือบทุกคน ผู้ชายสมัยใหม่พบกับแนวคิดของ "ความเร็ว" ขณะทำงานบนคอมพิวเตอร์:

• ความเร็วอินเทอร์เน็ต
• ความเร็วในการโหลดหน้า;
• ความเร็วในการโหลดโปรเซสเซอร์เป็นต้น

มีตัวอย่างมากมายเกี่ยวกับความเร็วของการเคลื่อนที่ในวิชาฟิสิกส์

อ่านบทความอย่างระมัดระวังคุณได้คุ้นเคยกับแนวคิดของความเร็ว ได้เรียนรู้ว่ามันคืออะไร ให้เนื้อหานี้ช่วยคุณศึกษาส่วน "กลศาสตร์" ในเชิงลึก แสดงความสนใจในเนื้อหานี้ และเอาชนะความกลัวเมื่อตอบคำถามในบทเรียน ท้ายที่สุด ความเร็วในฟิสิกส์เป็นแนวคิดทั่วไปที่จำง่าย

« ฟิสิกส์ - เกรด 10 "

มาตรวัดความเร็วแสดงความเร็วเท่าใด
การขนส่งในเมืองสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างสม่ำเสมอและเป็นเส้นตรงหรือไม่?

วัตถุจริง (บุคคล รถยนต์ จรวด เรือ ฯลฯ) ตามกฎแล้ว ห้ามเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ พวกมันเริ่มเคลื่อนที่จากสภาวะพัก และความเร็วของพวกมันค่อยๆ เพิ่มขึ้น เมื่อหยุด ความเร็วก็จะลดลงทีละน้อย ดังนั้นร่างกายจริงจะเคลื่อนที่ไม่เท่ากัน

การเคลื่อนไหวที่ไม่สม่ำเสมอสามารถเป็นได้ทั้งแบบเส้นตรงและแบบโค้ง

ในการอธิบายการเคลื่อนที่ที่ไม่สม่ำเสมอของจุดอย่างครบถ้วน คุณจำเป็นต้องทราบตำแหน่งและความเร็วของจุดนั้นในแต่ละช่วงเวลา

ความเร็วของจุด ณ เวลาหนึ่งเรียกว่า ความเร็วทันที.

ความเร็วชั่วขณะหมายถึงอะไร?

ปล่อยให้จุดเคลื่อนที่ไม่สม่ำเสมอและตามแนวโค้ง ณ จุดใดจุดหนึ่ง t อยู่ในตำแหน่ง M (รูปที่ 1.24) หลังจากเวลา Δt 1 จากช่วงเวลานี้ จุดจะเข้าสู่ตำแหน่ง M 1 โดยเคลื่อนที่ Δ 1 โดยการหารเวกเตอร์ Δ 1 ด้วยช่วงเวลา Δt 1 เราพบความเร็วของการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงสม่ำเสมอซึ่งจุดจะต้องเคลื่อนที่เพื่อให้ได้จากตำแหน่ง M ไปยังตำแหน่ง M 1 ในเวลา Δt ความเร็วนี้เรียกว่าความเร็วเฉลี่ยของการเคลื่อนที่จุดในเวลา Δt 1 .

เราเขียนแทนด้วย cp1: ความเร็วเฉลี่ยชี้ไปตามซีแคนต์ MM 1 โดยใช้สูตรเดียวกันนี้ เราจะหาความเร็วของจุดที่มีการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงสม่ำเสมอ

ความเร็วที่จุดจะต้องเคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอและเป็นเส้นตรงเพื่อให้ได้จากตำแหน่งเริ่มต้นไปยังตำแหน่งสุดท้ายในช่วงเวลาหนึ่งเรียกว่า ความเร็วเฉลี่ยความเคลื่อนไหว.

เพื่อกำหนดความเร็วในช่วงเวลาที่กำหนด เมื่อจุดตรงตำแหน่ง M เราจะหาความเร็วเฉลี่ยสำหรับช่วงเวลาที่เล็กลงและเล็กลง:

ฉันสงสัยว่าคำจำกัดความของความเร็วทันทีต่อไปนี้ถูกต้องหรือไม่: "ความเร็วของร่างกาย ณ จุดที่กำหนดในวิถีโคจรเรียกว่าความเร็วทันที"?

เมื่อช่วงเวลา Δt ลดลง การกระจัดของจุดจะลดลงในค่าสัมบูรณ์และเปลี่ยนทิศทาง ดังนั้นความเร็วเฉลี่ยจึงเปลี่ยนแปลงทั้งในค่าสัมบูรณ์และในทิศทาง แต่เมื่อช่วงเวลา Δt เข้าใกล้ศูนย์ ความเร็วเฉลี่ยจะแตกต่างกันน้อยลงเรื่อยๆ และนี่หมายความว่าเมื่อช่วงเวลา Δt มีแนวโน้มเป็นศูนย์ อัตราส่วนมีแนวโน้มที่เวกเตอร์หนึ่งๆ เป็นค่าจำกัดของมัน ในกลศาสตร์ ปริมาณดังกล่าวเรียกว่าความเร็วของจุด ณ ช่วงเวลาหนึ่ง หรือเรียกง่ายๆ ว่า ความเร็วทันทีและแสดงว่า

ความเร็วทันทีจุด คือค่าที่เท่ากับขีดจำกัดของอัตราส่วนการกระจัด Δ ต่อช่วงเวลา Δt ในระหว่างที่การกระจัดนี้เกิดขึ้น เมื่อช่วงเวลา Δt มีแนวโน้มเป็นศูนย์

ให้เรามาดูกันว่าเวกเตอร์ความเร็วชั่วขณะนั้นถูกชี้นำอย่างไร ที่จุดใด ๆ ของวิถี เวกเตอร์ความเร็วชั่วขณะจะถูกชี้นำในลักษณะเดียวกับในขีดจำกัด เมื่อช่วงเวลา Δt มีแนวโน้มเป็นศูนย์ ความเร็วของการเคลื่อนที่เฉลี่ยจะถูกชี้นำ ความเร็วเฉลี่ยนี้ในช่วงเวลา Δt ถูกกำหนดในลักษณะเดียวกับทิศทางของเวกเตอร์การกระจัด Δ รูปที่ 1.24 แสดงให้เห็นว่าเมื่อช่วงเวลา Δt ลดลง เวกเตอร์ Δ จะลดความยาวลงและหมุนไปพร้อม ๆ กัน ยิ่งเวกเตอร์ Δ สั้นลงเท่าใด ก็จะยิ่งเข้าใกล้เส้นสัมผัสที่ลากไปยังวิถีโคจรที่จุด M ที่กำหนด กล่าวคือ เส้นตรงจะกลายเป็นแทนเจนต์ เพราะเหตุนี้,

ความเร็วชั่วพริบตาจะพุ่งตรงไปยังวิถีโคจร (ดูรูปที่ 1.24)

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความเร็วของจุดที่เคลื่อนที่ไปตามวงกลมจะถูกกำหนดโดยสัมผัสโดยตรงกับวงกลมนี้ ง่ายต่อการตรวจสอบ หากอนุภาคขนาดเล็กแยกออกจากจานหมุน พวกมันจะบินเป็นแนวสัมผัส เนื่องจากมีความเร็วในขณะแยกออก เท่ากับความเร็วจุดบนเส้นรอบวงของดิสก์ นั่นคือเหตุผลที่สิ่งสกปรกจากใต้ล้อของรถลื่นไถลลอยไปตามแนววงล้อ (รูปที่ 1.25)

แนวคิดเรื่องความเร็วชั่วขณะเป็นหนึ่งในแนวคิดพื้นฐานของจลนศาสตร์ แนวคิดนี้หมายถึงจุด ดังนั้น ในอนาคต เมื่อพูดถึงความเร็วของร่างกายซึ่งไม่สามารถพิจารณาเป็นจุดได้ เราสามารถพูดถึงความเร็วของบางจุดของมันได้

นอกจากความเร็วเคลื่อนที่เฉลี่ยแล้ว ความเร็วภาคพื้นดินเฉลี่ย cps มักใช้เพื่ออธิบายการเคลื่อนไหว

ความเร็วภาคพื้นดินเฉลี่ยกำหนดโดยอัตราส่วนของเส้นทางต่อช่วงเวลาที่เส้นทางนี้เดินทาง:

เมื่อเราบอกว่ารถไฟเดินทางจากมอสโกไปเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กด้วยความเร็ว 80 กม./ชม. เราหมายถึงความเร็วภาคพื้นดินเฉลี่ยของรถไฟระหว่างเมืองเหล่านี้อย่างแน่นอน ในกรณีนี้ โมดูลของความเร็วในการเคลื่อนที่เฉลี่ยจะน้อยกว่าค่าเฉลี่ย ความเร็วภาคพื้นดินตั้งแต่ s > |Δ|.

สำหรับการเคลื่อนที่ที่ไม่สม่ำเสมอ กฎของการบวกความเร็วก็ใช้ได้เช่นกัน ในกรณีนี้ ความเร็วชั่วขณะรวมกัน

2. ความเร็วของร่างกาย การเคลื่อนไหวสม่ำเสมอของเส้นตรง

ความเร็วเป็นลักษณะเชิงปริมาณของการเคลื่อนไหวของร่างกาย

ความเร็วเฉลี่ยคือปริมาณทางกายภาพที่เท่ากับอัตราส่วนของเวกเตอร์การกระจัดจุดต่อช่วงเวลา Δt ในระหว่างที่มีการกระจัดนี้เกิดขึ้น ทิศทางของเวกเตอร์ความเร็วเฉลี่ยเกิดขึ้นพร้อมกับทิศทางของเวกเตอร์การกระจัด ความเร็วเฉลี่ยถูกกำหนดโดยสูตร:

ความเร็วทันทีนั่นคือความเร็วในช่วงเวลาที่กำหนดเป็นปริมาณทางกายภาพเท่ากับขีด จำกัด ที่ความเร็วเฉลี่ยมีแนวโน้มลดลงอย่างไม่สิ้นสุดในช่วงเวลา Δt:

กล่าวอีกนัยหนึ่ง ความเร็วชั่วขณะ ณ ช่วงเวลาหนึ่งคืออัตราส่วนของการเคลื่อนไหวที่น้อยมากต่อช่วงเวลาสั้นๆ ในระหว่างที่การเคลื่อนไหวนี้เกิดขึ้น

เวกเตอร์ความเร็วชั่วขณะนั้นมุ่งตรงไปยังวิถีโคจรของร่างกาย (รูปที่ 1.6)

ข้าว. 1.6. เวกเตอร์ความเร็วชั่วขณะ

ในระบบ SI ความเร็ววัดเป็นเมตรต่อวินาที กล่าวคือ หน่วยของความเร็วถือเป็นความเร็วของการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงที่สม่ำเสมอดังกล่าว ซึ่งในหนึ่งวินาทีร่างกายจะเดินทางเป็นระยะทางหนึ่งเมตร หน่วยความเร็วแสดงไว้ นางสาว. มักวัดความเร็วในหน่วยอื่น เช่น เมื่อวัดความเร็วรถ รถไฟ ฯลฯ หน่วยวัดที่ใช้กันทั่วไปคือกิโลเมตรต่อชั่วโมง:

1 กม./ชม. = 1,000 ม. / 3600 วินาที = 1 ม. / 3.6 วินาที

1 m/s = 3600 km / 1000 h = 3.6 km/h

เพิ่มความเร็ว (อาจไม่จำเป็นต้องเป็นคำถามเดียวกันใน 5)

ความเร็วของร่างกายในระบบอ้างอิงต่างๆ เชื่อมต่อกันด้วยความเร็วของวัตถุแบบคลาสสิก กฎของการบวกความเร็ว.

ความเร็วของร่างกายสัมพันธ์กับ กรอบอ้างอิงคงที่เท่ากับผลรวมของความเร็วของวัตถุใน ย้ายกรอบอ้างอิงและกรอบอ้างอิงที่เคลื่อนที่ได้มากที่สุดเมื่อเทียบกับกรอบที่ตายตัว

ตัวอย่างเช่น รถไฟโดยสารเคลื่อนที่ไปตามรางรถไฟด้วยความเร็ว 60 กม./ชม. โดยขบวนรถไฟขบวนนี้ ผู้ชายกำลังเดินด้วยความเร็ว 5 กม./ชม. หากเราถือว่าทางรถไฟไม่มีการเคลื่อนไหวและถือว่าเป็นกรอบอ้างอิง แสดงว่าความเร็วของบุคคลสัมพันธ์กับกรอบอ้างอิง (กล่าวคือ สัมพันธ์กับ รถไฟ) จะเท่ากับการเพิ่มความเร็วของรถไฟและบุคคล นั่นคือ

60 + 5 = 65 ถ้าคนเดินมาทางเดียวกับรถไฟ

60 - 5 = 55 ถ้าคนและรถไฟกำลังเคลื่อนที่ไปคนละทาง

อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อบุคคลและรถไฟกำลังเคลื่อนที่ในแนวเดียวกัน ถ้าคนเคลื่อนที่เป็นมุมก็จะต้องคำนึงถึงมุมนี้โดยจำความเร็วนั้นไว้ ปริมาณเวกเตอร์.

ตัวอย่างเน้นด้วยสีแดง + กฎการบวกการกระจัด (ฉันคิดว่าสิ่งนี้ไม่จำเป็นต้องสอน แต่สำหรับการพัฒนาทั่วไปคุณสามารถอ่านได้)

ตอนนี้เรามาดูตัวอย่างที่อธิบายข้างต้นโดยละเอียดยิ่งขึ้น - พร้อมรายละเอียดและรูปภาพ

ดังนั้น ในกรณีของเรา รถไฟคือ กรอบอ้างอิงคงที่. รถไฟที่วิ่งตามถนนเส้นนี้ก็คือ ย้ายกรอบอ้างอิง. รถที่คนกำลังเดินเป็นส่วนหนึ่งของรถไฟ

ความเร็วของบุคคลที่สัมพันธ์กับรถ (เทียบกับกรอบอ้างอิงที่กำลังเคลื่อนที่) คือ 5 กม./ชม. ให้เรียกว่าซี

ความเร็วของรถไฟ (และด้วยเหตุนี้เกวียน) ที่สัมพันธ์กับกรอบอ้างอิงคงที่ (นั่นคือ สัมพันธ์กับทางรถไฟ) คือ 60 กม./ชม. มาแทนด้วยตัวอักษร B กล่าวอีกนัยหนึ่ง ความเร็วของรถไฟคือความเร็วของหน้าต่างอ้างอิงที่เคลื่อนที่สัมพันธ์กับกรอบอ้างอิงคงที่

ความเร็วของบุคคลที่สัมพันธ์กับทางรถไฟ (เทียบกับกรอบอ้างอิงตายตัว) ยังไม่เป็นที่ทราบสำหรับเรา ลองแสดงมันด้วยตัวอักษร

เราจะเชื่อมโยงระบบพิกัด XOY กับระบบอ้างอิงคงที่ (รูปที่ 1.7) และระบบพิกัด X P O P Y P กับระบบอ้างอิงเคลื่อนที่ ทีนี้ เรามาลองหาความเร็วของบุคคลสัมพันธ์กับระบบอ้างอิงคงที่ นั่นคือ สัมพัทธ์ ไปทางรถไฟ

ในช่วงเวลาสั้นๆ Δt เหตุการณ์ต่อไปนี้จะเกิดขึ้น:

จากนั้นในช่วงเวลานี้การเคลื่อนไหวของบุคคลที่สัมพันธ์กับทางรถไฟ:

มัน กฎหมายว่าด้วยการเพิ่มการกระจัด. ในตัวอย่างของเรา การเคลื่อนไหวของบุคคลที่สัมพันธ์กับทางรถไฟเท่ากับผลรวมของการเคลื่อนไหวของบุคคลที่สัมพันธ์กับเกวียนและเกวียนที่สัมพันธ์กับทางรถไฟ

ข้าว. 1.7. กฎของการเพิ่มการกระจัด

กฎของการเพิ่มการกระจัดสามารถเขียนได้ดังนี้:

= ∆ H ∆t + ∆ B ∆t

ความเร็วของบุคคลที่เกี่ยวข้องกับทางรถไฟคือ:

ความเร็วของบุคคลเทียบกับรถ:

Δ H \u003d H / Δt

ความเร็วของรถเทียบกับทางรถไฟ:

ดังนั้นความเร็วของบุคคลที่สัมพันธ์กับทางรถไฟจะเท่ากับ:

นี่คือกฎหมายเพิ่มความเร็ว:

การเคลื่อนไหวสม่ำเสมอ- นี่คือการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ กล่าวคือ เมื่อความเร็วไม่เปลี่ยนแปลง (v \u003d const) และไม่มีการเร่งความเร็วหรือลดความเร็ว (a \u003d 0)

การเคลื่อนไหวเป็นเส้นตรง- นี่คือการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง นั่นคือ วิถีการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงเป็นเส้นตรง

การเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงสม่ำเสมอเป็นการเคลื่อนไหวที่ร่างกายทำการเคลื่อนไหวเดียวกันในช่วงเวลาเท่ากัน ตัวอย่างเช่น หากเราแบ่งช่วงเวลาบางส่วนออกเป็นส่วนๆ หนึ่งวินาที จากนั้นด้วยการเคลื่อนไหวที่สม่ำเสมอ ร่างกายจะเคลื่อนที่เป็นระยะทางเท่ากันสำหรับแต่ละช่วงเวลาเหล่านี้

ความเร็วของการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงสม่ำเสมอไม่ขึ้นกับเวลา และแต่ละจุดของวิถีโคจรจะพุ่งไปในลักษณะเดียวกับการเคลื่อนที่ของร่างกาย นั่นคือเวกเตอร์การกระจัดเกิดขึ้นพร้อมกับเวกเตอร์ความเร็ว ในกรณีนี้ ความเร็วเฉลี่ยในช่วงเวลาใดๆ จะเท่ากับความเร็วชั่วขณะ:

ความเร็วของการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงสม่ำเสมอเป็นปริมาณเวกเตอร์ทางกายภาพ เท่ากับอัตราส่วนของการกระจัดของวัตถุในช่วงเวลาใดๆ ต่อค่าของช่วงเวลานี้ t:

ดังนั้นความเร็วของการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงสม่ำเสมอจะแสดงให้เห็นว่าจุดวัสดุเคลื่อนที่อย่างไรต่อหน่วยเวลา

ย้ายด้วยการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงสม่ำเสมอถูกกำหนดโดยสูตร:

ระยะทางที่เดินทางในการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงเท่ากับโมดูลัสการกระจัด หากทิศทางบวกของแกน OX ตรงกับทิศทางการเคลื่อนที่ การฉายภาพความเร็วบนแกน OX จะเท่ากับความเร็วและเป็นบวก:

v x = v นั่นคือ v > 0

การฉายภาพการกระจัดบนแกน OX เท่ากับ:

s \u003d vt \u003d x - x 0

โดยที่ x 0 คือพิกัดเริ่มต้นของร่างกาย x คือพิกัดสุดท้ายของร่างกาย (หรือพิกัดของร่างกายเมื่อใดก็ได้)

สมการการเคลื่อนที่นั่นคือการพึ่งพาร่างกายตามเวลา x = x(t) อยู่ในรูปแบบ:

ถ้าทิศทางบวกของแกน OX อยู่ตรงข้ามกับทิศทางการเคลื่อนที่ของวัตถุ ดังนั้น การฉายภาพความเร็วของร่างกายบนแกน OX จะเป็นลบ ความเร็วจะน้อยกว่าศูนย์ (v< 0), и тогда уравнение движения принимает вид.