Самое простое движение, которое изучает кинематика, — это равномерное прямолинейное движение. В обычных земных условиях такое движение встречается довольно редко, однако в космическом пространстве, вдалеке от больших небесных тел, этот вид движения распространён гораздо шире. Кратко рассмотрим эту тему, приведём формулу равномерного прямолинейного движения.
Для её определения используется формула:
$$v={Sover t}$$
Равномерность движения состоит в том, что это отношение будет одним и тем же, независимо от того, какой отрезок времени был взят для его измерения.
Например, если измерять путь, пройденный автомобилем на разных участках движения в разных промежутках времени, можно получить следующую таблицу:
|
Путь (м) |
Время(с) |
|
194 |
10 |
|
1556 |
80 |
|
9722 |
500 |
|
70000 |
3600 |
Если посчитать отношение первого и второго значения в каждом ряду, мы везде получим цифру $19,444$ м/с. Причём это значение будет одинаковым для любого отрезка пути, и любого промежутка времени. Движение, в котором это условие выполняется, и называется равномерным.
Заметим, что отрезок времени в последней строке таблицы составляет 1 час. И путь, пройденный за это время, равен 70 км. То есть в данном случае автомобиль движется равномерно со скоростью 70 километров в час.
Вторая важная особенность рассматриваемого типа движения — его прямолинейность: траектория такого движения представляет собой прямую. А в этом случае очень удобной оказывается система отсчёта с одной координатной осью, параллельной этой прямой. Траектория совпадёт с осью, и расстояние, пройденное материальной точкой, может непосредственно отсчитываться с оси по координатам.
Примеры прямолинейного равномерного движения представлены на рисунке:
Уравнение равномерного прямолинейного движения
Для получения формулы равномерного прямолинейного движения примем, что в начальный (нулевой) момент времени материальная точка имела начальную координату $x_0$. А в момент времени $t$ координата стала равной $x$.
Все это время движение происходило с известной постоянной скоростью $v$. Путь материальной точки равен разности координат, а из равномерности движения следует, что отношение пути ко времени прохождения постоянно и равно известной скорости:
$$v={x-x_0over t}$$
Умножив обе части на $t$ и перенеся известную начальную координату $x_0$ с противоположным знаком, получим формулу равномерного прямолинейного движения, происходящего вдоль координатной оси:
$$x=x_0 + vt$$
График равномерного прямолинейного движения
Из вида полученной формулы следует, что зависимость координаты от времени — прямая зависимость.
То есть графиком координаты прямолинейного равномерного движение тела также является прямая. Она пересекает ось ординат в точке c координатой $x_0$, а её наклон определяется знаком скорости $v$. Если движение происходит в направлении координатной оси, то скорость положительна, и график координаты направлен вверх. Если движение происходит против направления оси, то скорость отрицательна, и график координаты направлен вниз, При нулевой скорости график координаты представляет собой прямую, параллельную оси абсцисс.
Что мы узнали?
Равномерное прямолинейное движение — это движение, траектория которого представляет собой прямую, скорость которого постоянна. Для описания такого движения в физике используется система отсчёта с одной координатной осью, а графиком координаты движения является прямая.
