Конспект урока: Способы описания прямолинейного движения. Прямолинейное равномерное движение. Скорость прямолинейного равномерного движения

Табличный способ описания механического движения

Простейшим видом механического движения является движение вдоль прямой. Такое движение называют прямолинейным. Примерами прямолинейного движения в природе являются вертикальное падение камня или капли дождя, движение облаков, скольжение шайбы по льду катка между моментами соударений с клюшкой или бортами. В технике прямолинейно движутся: ракета в начале взлета, пуля в стволе оружия, поршни двигателя, самолёт на участках горизонтального полёта.

Мы уже знаем, что для задания любого механического движения нужно иметь систему отсчёта. Теперь мы познакомимся с тем, как именно движение задаётся. Мы рассмотрим простейший случай — прямолинейное движение точки — и узнаем два способа задания движения.

Пусть какое-либо тело движется с постоянной скоростью по прямой, например, спортсмен бежит по тротуару. Проведём ось координат вдоль тротуара и направим её в сторону движения спортсмена. Запустим секундомер. Координату x спортсмена в момент времени t = 0 с примем равной нулю, тем самым выберем начало отсчёта координат. В разные моменты времени будем отмечать координату спортсмена (рис. 1). 

Рис. 1. Координаты спортсмена в разные моменты времени

Занесём полученные данные в таблицу 1. В первой строке таблицы приведём значения моментов времени, а во второй строке — соответствующие этим моментам значения координаты спортсмена.

Таблица 1. Зависимость координаты спортсмена от времени

Данный способ описания механического движения называется табличным. Чем чаще мы измеряем время, тем полнее, подробнее описано движение тела. Кроме достаточно точных значений координат для указанных в таблице моментов времени можно сделать вывод о значении координат тела и в другие моменты времени. Например, можно предполагать, что в момент t = 5 с тело имело координату x = 10 м.

Примеры такого описания вам хорошо знакомы из практики. Например, в виде таблиц отображают движение поездов и автобусов. Таблицы просты и удобны, особенно при записи экспериментальных данных, но есть ещё более наглядный способ описания движения — графический.

Графический способ описания механического движения

В графическом способе показа движения используют специальный вид 
чертежа — график (от греч. graphikos — «начертанный»). График обычно состоит из двух осей, по одной из которых отмечают время, а по другой — значения какой-либо величины (в нашем случае — это координата тела). В области графика отмечают точки или проводят линии, наглядно отображающие зависимость указанной величины от времени. В нашем случае график зависимости координаты тела от времени имеет следующий вид (рис. 2).

Рис. 2. График зависимости координаты спортсмена от времени (слева — точечный, справа — в виде непрерывной линии)

Поскольку мы знаем координату тела только в четыре различные момента времени, то на графике присутствует только четыре точки. Если бы мы могли проводить измерения очень часто, т. е. через очень маленькие промежутки времени, то получили бы большое множество точек, которые слились бы в непрерывную линию, как показано на рисунке 2 справа. Каждая из точек линии соответствует своему моменту времени и связывает этот момент времени и координату тела. А все вместе точки этой линии дают возможность определить координату тела в любой указанный на графике момент времени. И наоборот, для любой указанной координаты тела всегда есть возможность определить момент времени, когда координата принимала это значение. Таким образом, с помощью графика можно решить задачу кинематики, т. е. определить координату тела в любой момент времени.

Покажем теперь, как пользоваться графиком в виде линии (рис. 3).

Рис. 3. Решение задачи кинематики с помощью графика

 

Определим координату тела в момент 
t = 3 с. Для этого найдём на оси времени точку с t = 3 с. Проведём от этой точки вертикальную линию до её пересечения с линией графика. Тем самым мы найдём точку линии, связывающую выбранный момент времени и его искомую координату. От найденной точки проведём горизонтальную линию до её пересечения с осью координат. Координата точки на оси X и есть искомая координата. В данном случае она равна 
x = 6 м.

Аналогично мы можем по известной координате найти время, когда тело имело эту координату. В нашем случае координате тела x = 12 м соответствует момент времени t = 6 с.

Итоги

• Прямолинейное движение тела — это его движение по прямой.
• В табличном способе отображения движения тела строят таблицу, в которую заносят данные о соответствующих друг другу координатах тела и моментах времени.
• В графическом способе отображения движения тела строят график в виде точек или линий, связывающих соответствующие координаты тела и моменты времени.
• С помощью графика в виде линии можно решить задачу кинематики, т. е. определить координату тела в любой момент времени.