Механическое движение 

Введение

Каждый день мы наблюдаем множество движущихся объектов — машины едут по дороге, самолёт летит в небе, листья падают с деревьев, человек идёт по улице. Все эти примеры объединяет одно явление — механическое движение. Это одно из самых важных понятий в физике, ведь движение встречается повсюду в природе и технике.

Что такое механическое движение

Механическим движением называют изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени.
Например, когда автомобиль едет по дороге, он меняет своё положение относительно деревьев, домов и других объектов — значит, автомобиль находится в механическом движении.

Если тело не изменяет своего положения относительно других тел, говорят, что оно покоится. Но покой всегда относителен: пассажир, сидящий в поезде, покоится относительно вагона, но движется относительно Земли.

Таким образом, движение и покой — это относительные понятия. Всё зависит от того, относительно какого тела мы рассматриваем движение.

Тело отсчёта, система отсчёта и траектория

Чтобы описать движение, нужно выбрать тело отсчёта — объект, относительно которого мы будем рассматривать движение.
Например, для автомобиля телом отсчёта может быть дорога, а для пассажира — сиденье в салоне.

Чтобы точно определить положение тела, вводят систему отсчёта, которая включает:

1. Тело отсчёта,

2. Систему координат,

3. Прибор для измерения времени (часы).

Траектория — это линия, по которой движется тело.
Если тело движется по прямой, движение называют прямолинейным, если по кривой — криволинейным.
Пример: камень, брошенный вверх, движется по кривой траектории; автомобиль на прямой дороге — по прямой.

Путь и перемещение

При описании движения важно различать путь и перемещение.

• Путь (S) — длина траектории, которую прошло тело. Это скалярная величина (имеет только значение, без направления).

• Перемещение — направленный отрезок, соединяющий начальное и конечное положение тела. Это векторная величина (имеет и направление, и длину).

Пример: если человек обошёл вокруг стадиона и вернулся в исходную точку, его путь — длина окружности, а перемещение равно нулю.

Равномерное и неравномерное движение

Если тело за равные промежутки времени проходит равные пути, его движение называют равномерным.
Пример: автомобиль движется со скоростью 60 км/ч — за каждый час проходит одинаковое расстояние.

Если же тело проходит разные пути за одинаковое время, движение неравномерное.
Например, при разгоне или торможении скорость автомобиля изменяется — значит, движение неравномерное.

Скорость движения

Для количественного описания движения вводят понятие скорости.
Скорость показывает, какой путь проходит тело за единицу времени:

где
v — скорость,
S — путь,
t — время.

Скорость измеряется в метрах в секунду (м/с) или километрах в час (км/ч).

Если известно расстояние и время, можно вычислить скорость.
Если известна скорость и время — можно найти путь:

А чтобы найти время:

Неравномерное движение и средняя скорость

В реальной жизни движение редко бывает строго равномерным.
Чтобы описать неравномерное движение, используют среднюю скорость:

Пример: если велосипедист проехал 20 км за 2 часа, его средняя скорость — 10 км/ч, даже если часть пути он ехал быстрее, а часть — медленнее.

Заключение

Механическое движение — одно из самых распространённых явлений в природе.
Без него невозможно представить работу транспорта, движение планет, полёт птиц или даже обычную прогулку человека.
Изучая движение, физика помогает людям проектировать машины, строить дороги, запускать ракеты и понимать, как устроен наш мир.

Вопросы для самопроверки

1. Что называют механическим движением?

2. Почему говорят, что движение и покой относительны?

3. Что входит в систему отсчёта?

4. Чем отличается путь от перемещения?

5. Что называют равномерным движением?

6. Как вычислить скорость тела?

7. В каких единицах измеряется скорость?

8. Что показывает средняя скорость?

9. Приведи пример прямолинейного и криволинейного движения.

10. Почему без движения невозможно существование живой и неживой природы?