Підручник Фізика 7 клас - Пістун П. Ф. - Навчальна книга - Богдан 2015 рік

Розділ ІІ МЕХАНІЧНИЙ РУХ

§15. Траєкторія. Шлях. Переміщення

✓ Чи всі фізичні тіла при русі залишають за собою видимі сліди?

1. Як уже зазначалося, при вивченні руху тіла важливо знати, як змінюється його положення (координати) з часом.

Деякі тіла під час руху залишають за собою видимий слід. Це, наприклад, слід лижника, що біжить по свіжому снігу (рис. 32), слід метеора, що пролетів по небі (рис. 33), слід кінчика олівця, що рухається по чистому аркуші паперу (рис. 34). Такий слід, точніше, лінію, вздовж якої рухається тіло, називають траєкторією руху. Залежно від форми траєкторії, рухи поділяють на прямолінійні та криволінійні. Очевидно, що у більшості випадків траєкторію побачити неможливо.

Рис. 32

Рис. 33

Траєкторія відносна, її форма залежить від вибору системи відліку, відносно якої розглядається рух. Так, відносно системи відліку, пов’язаної з віссю колеса велосипеда (K'), що рухається вздовж прямолінійної ділянки дороги, будь-яка точка ободу його колеса описує коло, а відносно системи відліку, пов’язаної із Землею (K) — складнішу лінію (циклоїду) (рис. 35).

Рис. 34

Рис. 35

2. Знаючи траєкторію руху матеріальної точки, можна визначити пройдений нею шлях. Для цього потрібно виміряти довжину ділянки траєкторії між початковим та кінцевим її положеннями. Такі вимірювання можна здійснити за допомогою лінійки, мірної стрічки тощо. Шлях, пройдений автомобілем упродовж деякого інтервалу часу, зазвичай визначають як різницю кінцевого і початкового показів спеціального лічильника, встановленого на спідометрі (рис. 39). Отже, пройдений шлях — це довжина ділянки траєкторії, описаної матеріальною точкою або тілом упродовж певного інтервалу часу (див. рис. 31).

Пройдений шлях, або просто шлях, — це фізична величина, її прийнято позначати латинською літерою І. Шлях з плином часу може тільки збільшуватися або залишатися величиною сталою, якщо тіло перебуває у спокої. Певного напряму у просторі шлях не має. Такі фізичні величини, які характеризуються лише числовим значенням або величиною і певного напряму у просторі не мають, називаються скалярними величинами або просто скалярами. Отже, шлях — скаляр.

Для вимірювання пройденого шляху служить основна одиниця довжини — метр (1 м). На практиці використовують й інші одиниці шляху: кілометр (1 км = 1000 м = 103 м), сантиметр (1 см = 0,01 м = 10-2 м), міліметр (1 мм = 0,1 см = 10-3 м).

Якщо відомо початкове положення тіла, то для визначення його наступного положення знати тільки пройдений ним шлях недостатньо. Якщо, наприклад, автомобіль за годину проїхав l = 100 км, то встановити, де він буде через годину лише за цими даними неможливо, адже автомобіль міг рухатися на північ, південь, схід, захід тощо (рис. 36). Для цього потрібно знати ще й напрям руху: з’єднати початкове і кінцеве положення тіла прямою лінією і стрілкою вказати напрям його руху (див. рис. 31).

У зв’язку з цим уводять нову фізичну величину — переміщення тіла. Переміщення — величина векторна. Векторні величини, крім числового значення, мають ще й певний напрям у просторі. їх позначають відповідними буквами зі стрілкою зверху. Вектор переміщення позначається s.Запис |s| або просто s означає модуль вектора переміщення, тобто його числове значення або довжину. Переміщення вимірюють у тих самих одиницях, що й шлях. Переміщення не єдина векторна фізична величина. З іншими векторними величинами ви ознайомитеся при подальшому вивченні фізики.

Рис. 36

Отже, переміщення матеріальної точки (або тіла) — це вектор, що сполучає її (його) початкове положення з наступним (див. рис. 31).

Запитання для самоперевірки

1. Що називають траєкторією руху?

2. Чи можна побачити траєкторію руху трамвая, тролейбуса, корабля, літака?

3. Яку фізичну величину називають шляхом?

4. Яку фізичну величину називають переміщенням?

5. Які одиниці шляху та переміщення?

6. Чим відрізняються векторні фізичні величини від скалярних?

Завдання 8

1. Чи залежить форма траєкторії руху тіла від вибору системи відліку?

2. Чи може шлях, пройдений тілом, з плином часу зменшуватися, збільшуватися, не змінюватися? Наведіть приклади.

3. М’яч кинули під кутом до горизонту, після чого він упав на Землю. Як практично виміряти його переміщення?

4. Автомобіль виїхав з гаража і після розвезення пошти повернувся назад. Чому дорівнює переміщення автомобіля? Як практично шофер може визначити пройдений автомобілем шлях?

5*. Чи справджується рівність s = l, де s — переміщення тіла, l — шлях? Відповідь обґрунтувати, навести приклади.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити