Формулы нахождения скорости для равномерного и для равноускоренного движения

В одном из важных разделов физики – механике и ее подразделе – кинематике изучают законы движения тел в рамках классической теории Ньютона. Одним из важных понятий кинематики является скорость движения тела. В статье рассматриваются формулы нахождения скорости.

Понятие скорости движения

Перед тем как привести формулы нахождения скорости для различных видов движения, необходимо ввести понятие самой скорости. В физике под скоростью понимают быстроту, с которой тело изменяет свое положение в пространстве. В СИ скорость измеряется в метрах в секунду (м/с), на практике же часто используют другие единицы ее измерения, например, километры в час (км/ч) или мили в час (мил./ч). Когда говорят, что некоторое тело движется вдоль определенной траектории со скоростью 10 м/с, то это означает, что за каждую секунду это тело проходит расстояние 10 метров вдоль указанной траектории. Обычно в задачах скорость обозначают латинской буквой v.

Равномерное прямолинейное движение

Если тело движется в прямом направлении, никуда не сворачивая, и не изменяя своей скорости, то говорят о его равномерном и прямолинейном движении. Это самый простой случай движения, который практически никогда не реализуется на практике, тем не менее его полезно рассмотреть в рамках изучаемого вопроса.

В физике формула нахождения скорости для этого типа движения записывается так:

v = l/t,

где: t и l – время движения тела и путь, пройденный им за это время, соответственно.

Эта формула следует непосредственно из определения скорости.

Равноускоренное прямолинейное движение

Этот тип движения уже является более сложным, чем рассмотренный в пункте выше. Здесь идет речь об ускорении, которое является физической величиной, характеризующей изменение скорости.

Например, если тело увеличило свою скорость с 5 м/с до 10 м/с за 5 секунд, тогда его ускорение «a» будет равно:

a = (10-5)/5 = 1 м/с²,

наоборот, если тело уменьшило свою скорость с 10 м/с до 5 м/с за то же время, тогда ускорение

a = (5-10)/5 = -1 м/с²,

то есть отрицательный знак ускорения говорит о том, что тело замедляет свое движение.

Рассмотрим два главных случая равноускоренного движения.

1. Тело с места начинает двигаться с постоянным ускорением. В этом случае начальная скорость тела v₀ = 0, а формула нахождения скорости в любой момент времени t примет вид:

v = a × t, где: a – ускорение движения.

2. Тело уже двигалось с некоторой начальной скоростью v₀, но затем начало ускоренное движение с ускорением a. В этом случае для скорости можно записать:

v = v₀ + a × t, откуда видно, что формула нахождения начальной скорости будет иметь вид:

v₀ = v – a × t,

где: v – скорость тела в момент времени t.

Пример решения задачи

Пользоваться рассмотренными формулами довольно просто.

Решим простую задачу: пусть автомобиль двигался с некоторой скоростью, затем начал торможение до полной остановки, которая произошла через 10 секунд. Зная, что во время торможения автомобиль двигался равнозамедленно с ускорением 3 м/с², найти его начальную скорость движения.

Для решения задачи воспользуемся формулой, приведенной в предыдущем пункте:

v₀ = v – a × t.

Так как автомобиль остановился через t = 10 секунд, то его конечная скорость v = 0. Учитывая, что автомобиль совершал равнозамедленное движение, то есть a = - 3 м/с², можно подставить все известные значения в формулу:

v₀ = v – a × t = 0 - (-3) × 10 = 30 м/с или в более привычном виде:

30 × 3600 / 1000 = 108 км/ч.