Какое движение называют неравномерным

Что такое неравномерное движение

Определение неравномерного движения в физике объясняет, что объект не проходит одно и то же расстояние за один и тот же промежуток времени.

При этом движении ускорение не равно нулю. Ускорение объекта — это скорость изменения скорости объекта. Автомобиль, который ускоряется или замедляется, испытывает ускорение. Скорость автомобиля изменяется, увеличиваясь или уменьшаясь. Автомобиль, движущийся по дороге с постоянной скоростью 50 миль в час, не имеет ускорения.

Примеры неравномерного движения

Например, свободно падающий шарик за 1 секунду проходит 6 м, за 2 секунды — 12 м и т.д. Таким образом, свободно падающий шарик за первую 1 секунду пройдет меньшее расстояние, а за последующую — большее. Следовательно, можно сказать, что движение свободно падающего шарика является примером неравномерного движения.

При наблюдении за движением малой планеты, например астероида или кометы, вокруг Солнца мы можем наблюдать переменное движение. Эти небесные объекты движутся по эллиптическим орбитам, то есть их скорость и направление движения меняются по мере приближения к Солнцу или удаления от него. Это изменение скорости является результатом действия гравитационных сил, действующих на малую планету.

Большинство окружающих нас движений неравномерны по своей природе. Эти примеры демонстрируют, что объекты могут иметь различную скорость движения или изменять свою траекторию:

• бег лошади;.
• бег человека на дистанции 100 м.;
• автомобиль, столкнувшийся с другим автомобилем;
• надувной мяч;
• катание на американских горках;
• самолет, движущийся сквозь облака и приземляющийся;
• перетаскивание ящика с траектории;
• поезд, прибывающий на конечную остановку;
• океанские волны;
• маневрирование в толпе, когда скорость и направление движения постоянно меняются, чтобы избежать столкновения с другими людьми или предметами.

Виды

График неравномерного движения

Источник: znzn.ru

При неравномерном круговом движении движение объекта происходит по окружности, но скорость объекта не является постоянной. В частности, будет справедливо следующее:

1. Вектор скорости объекта всегда направлен по касательной к окружности.
2. Угловое ускорение объекта не равно нулю.
3. Скорость и угловая скорость объекта непостоянны.
4. Вектор ускорения не будет направлен к центру окружности.

Сравнительная таблица между двумя видами движения

Формула

Неравномерное движение возникает, когда скорость объекта изменяется либо вследствие ускорения, либо вследствие замедления. Это изменение может быть обусловлено действующей на объект чистой силой, которая изменяет его скорость или направление. Уравнение движения для неравномерного движения обычно выражается в виде:

a=dv/dt,
где a — ускорение, t — время.

Скорость при неравномерном движении

Средняя

Средняя скорость при неравномерном движении рассчитывается, усредняя инстантные скорости объекта на определенном интервале времени. Для этого можно использовать такую формулу:

V_avg​=ΔtΔs​

Где:

• V_avg​ — средняя скорость;
• $\Delta s$ — изменение пути (или изменение позиции) объекта за определенный интервал времени;
• $\Delta t$ — интервал времени, за который рассчитывается средняя скорость.

Рассчитывая среднюю скорость, необходимо знать начальную и конечную позиции объекта (или изменение пути) и соответствующий интервал времени.

Мгновенная

Мгновенная скорость при неравномерном движении является скоростью объекта в конкретный момент времени или в определенный момент времени во время его движения.

1. Рассматриваем очень маленький интервал времени, близкий к нулю ($\Delta t\to 0$), вокруг интересующего нас момента времени.

2. Вычисляем изменение пути ($\Delta s$) объекта за этот крайне маленький интервал времени.

3. Мгновенная скорость (Vмгн​) в момент времени t определяется как предел отношения $\Delta s$ к $\Delta t$ при $\Delta t\to 0$: v_мгн​=lim_Δt→0(​Δs/Δst).

Примеры решения задач

Решение:

Дано,

• скорость на одной трети расстояния V₁=20 км/ч;
• скорость на второй трети расстояния V₂=60 км/ч;
• время прохождения одной трети расстояния t₁ = (d/3)V₁ = (d/3)/20;
• время, затраченное на преодоление двух третей расстояния t₂ = (2d/3)V₂ = (2d/3)/60.

Средняя скорость = Общее расстояние/общее время

V_av = d/(t₁+t₂) = d/(d/3)/20) + (2d/3)/60 =36 км/ч.

Решение:

Единицей измерения скорости является м/с.
Теперь, если единица длины станет 2 м, время — 2 с, то единица скорости =2м/2с=м/с, она остается неизменной.

Решение:

Найти время, через которое автомобиль остановится, если начал движение с этой скорости: Уравнение для скорости при неравномерном движении: v=v_0​+at.

Подставим известные нам значения v$=0$ м/с (так как автомобиль остановится): $t.$

2t=10;

t=5 с.

Таким образом, автомобиль остановится через 5 секунд.

Решение:

Нужно найти путь (s), который объект пройдет через 4 секунды. Используем формулу для пути при неравномерном движении: s=x_0​ + v_0​t + (1​/2)at².

s=2м + (3м/с) ⋅ (4с) + 1/2(2м/с2) ⋅ (4с)².

s=2м+12м+16м=30м.

Таким образом, объект пройдет 30 метров через 4 секунды.