Αυτό το θέμα θα είναι χρήσιμο όχι μόνο για μαθητές γυμνασίου, αλλά ακόμη και για ενήλικες. Επιπλέον, το άρθρο θα ενδιαφέρει τους γονείς που θέλουν να εξηγήσουν στα παιδιά τους απλά πράγματα από τις φυσικές επιστήμες. Ανάμεσα στα πολύ σημαντικά θέματα είναι η ταχύτητα στη φυσική.
Πολύ συχνά, οι μαθητές δεν μπορούν να καταλάβουν πώς να λύσουν προβλήματα, να διακρίνουν τους διαθέσιμους τύπους ταχυτήτων και είναι ακόμη πιο δύσκολο να κατανοήσουν τους επιστημονικούς ορισμούς. Εδώ θα εξετάσουμε τα πάντα σε μια πιο προσιτή γλώσσα, έτσι ώστε όλα να είναι όχι μόνο ξεκάθαρα, αλλά και ενδιαφέροντα. Πρέπει όμως να θυμάστε κάποια πράγματα, καθώς οι τεχνικές επιστήμες (φυσική και μαθηματικά) απαιτούν την απομνημόνευση τύπων, μονάδων μέτρησης και, φυσικά, τις έννοιες των συμβόλων σε κάθε τύπο.
Πού συναντιέται;
Αρχικά, ας θυμηθούμε ότι αυτό το θέμα αναφέρεται σε μια ενότητα της φυσικής όπως η μηχανική, υποενότητα "Κινηματική". Επιπλέον, η μελέτη της ταχύτητας δεν τελειώνει εδώ, θα είναι στις ακόλουθες ενότητες:
- οπτική,
- διακυμάνσεις και κύματα,
- θερμοδυναμική,
- κβαντική φυσική και ούτω καθεξής.
Επίσης, η έννοια της ταχύτητας βρίσκεται στη χημεία, τη βιολογία, τη γεωγραφία, την επιστήμη των υπολογιστών. Στη φυσική, το θέμα «ταχύτητα» συναντάται και μελετάται συχνότερασε βάθος.
Επιπλέον, αυτή η λέξη χρησιμοποιείται στην καθημερινή ζωή από όλους μας, ειδικά στους αυτοκινητιστές, τους οδηγούς οχημάτων. Ακόμη και έμπειροι μάγειρες χρησιμοποιούν μερικές φορές μια φράση όπως "χτυπήστε τα ασπράδια με ένα μίξερ σε μέτρια ταχύτητα."
Τι είναι η ταχύτητα;
Η ταχύτητα στη φυσική είναι ένα κινηματικό μέγεθος. Σημαίνει την απόσταση που διανύει ένα σώμα σε μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο. Ας πούμε ότι ένας νεαρός μετακομίζει από το σπίτι σε ένα κατάστημα, καλύπτοντας διακόσια μέτρα σε ένα λεπτό. Αντίθετα η γριά γιαγιά του θα περάσει την ίδια διαδρομή σε έξι λεπτά με μικρά βήματα. Δηλαδή, ο τύπος κινείται πολύ πιο γρήγορα από τον ηλικιωμένο συγγενή του, καθώς αναπτύσσει ταχύτητα πολύ περισσότερο, κάνοντας πολύ γρήγορα μακριά βήματα.
Το ίδιο πρέπει να πούμε για ένα αυτοκίνητο: το ένα αυτοκίνητο πηγαίνει πιο γρήγορα και το άλλο πιο αργά, επειδή οι ταχύτητες είναι διαφορετικές. Αργότερα θα δούμε πολλά παραδείγματα που σχετίζονται με αυτήν την έννοια.
Formula
Στο μάθημα στο σχολείο, η φόρμουλα ταχύτητας στη φυσική λαμβάνεται απαραίτητα υπόψη για να είναι βολική η επίλυση προβλημάτων.
- V είναι, αντίστοιχα, η ταχύτητα κίνησης;
- S είναι η απόσταση που διανύει ένα σώμα όταν μετακινείται από ένα σημείο στο διάστημα στο άλλο.
- t – χρόνος ταξιδιού.
Πρέπει να θυμάστε τον τύπο, γιατί θα σας φανεί χρήσιμος στο μέλλον όταν λύνετε πολλά προβλήματα και όχι μόνο. Για παράδειγμα, μπορεί να αναρωτιέστε πώςταχύτητα από το σπίτι στην εργασία ή τον τόπο σπουδών. Αλλά μπορείτε να μάθετε την απόσταση εκ των προτέρων χρησιμοποιώντας έναν χάρτη στο smartphone ή τον υπολογιστή σας ή χρησιμοποιώντας μια έντυπη έκδοση, γνωρίζοντας την κλίμακα και έχοντας μαζί σας έναν χάρακα. Στη συνέχεια, σημειώνετε την ώρα πριν ξεκινήσετε να κινείστε. Όταν φτάσετε στον προορισμό σας, δείτε πόσα λεπτά ή ώρες χρειάστηκαν για να περάσουν χωρίς στάση.
Με τι μετριέται;
Η
Η ταχύτητα μετριέται συχνότερα σε μονάδες SI. Ακολουθούν όχι μόνο μονάδες, αλλά και παραδείγματα για το πού χρησιμοποιούνται:
- km/h (χιλιόμετρο ανά ώρα) - μεταφορά;
- m/s (μέτρο ανά δευτερόλεπτο) - άνεμος;
- km/s (χιλιόμετρο ανά δευτερόλεπτο) – διαστημικά αντικείμενα, πύραυλοι;
- mm/h (χιλιοστό ανά ώρα) - υγρά.
Ας καταλάβουμε πρώτα από πού προήλθε η κλασματική ράβδος και γιατί η μονάδα μέτρησης είναι ακριβώς αυτή. Δώστε προσοχή στον τύπο της φυσικής για την ταχύτητα. Τι βλέπεις? Ο αριθμητής είναι S (απόσταση, διαδρομή). Πώς μετριέται η απόσταση; Σε χιλιόμετρα, μέτρα, χιλιοστά. Στον παρονομαστή, αντίστοιχα, t (χρόνος) - ώρες, λεπτά, δευτερόλεπτα. Επομένως, οι μονάδες μέτρησης της ποσότητας είναι ακριβώς οι ίδιες με αυτές που παρουσιάζονται στην αρχή αυτής της ενότητας.
Ας εμπεδώσουμε μαζί σας τη μελέτη του τύπου της ταχύτητας στη φυσική ως εξής: ποια απόσταση θα ξεπεράσει το σώμα σε μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο; Για παράδειγμα, ένας άνθρωπος περπατά 5 χιλιόμετρα σε 1 ώρα. Σύνολο: η ταχύτητα ενός ατόμου είναι 5 km/h.
Από τι εξαρτάται;
Πολύ συχνά, οι δάσκαλοι κάνουν στους μαθητές την ερώτηση: "Τι καθορίζει την ταχύτητα;". Οι μαθητές συχνά χάνονται και δεν ξέρουν τι να πουν. Στην πραγματικότητα, όλα είναι πολύαπλά. Απλώς κοιτάξτε τον τύπο για να εμφανιστεί μια υπόδειξη. Η ταχύτητα ενός σώματος στη φυσική εξαρτάται από το χρόνο κίνησης και την απόσταση. Εάν τουλάχιστον μία από αυτές τις παραμέτρους είναι άγνωστη, θα είναι αδύνατο να λυθεί το πρόβλημα. Επιπλέον, άλλοι τύποι ταχυτήτων μπορούν να βρεθούν στο παράδειγμα, οι οποίοι θα συζητηθούν στις ακόλουθες ενότητες αυτού του άρθρου.
Σε πολλές εργασίες στην κινηματική, πρέπει να δημιουργήσετε γραφήματα εξάρτησης, όπου ο άξονας Χ είναι ο χρόνος και ο άξονας Υ είναι η απόσταση, διαδρομή. Από τέτοιες εικόνες, μπορεί κανείς εύκολα να εκτιμήσει τη φύση της ταχύτητας κίνησης. Αξίζει να σημειωθεί ότι σε πολλά επαγγέλματα που σχετίζονται με τις μεταφορές, οι ηλεκτρικές μηχανές χρησιμοποιούν συχνά γραφικά. Για παράδειγμα, στον σιδηρόδρομο.
Μέτρηση ταχύτητας την κατάλληλη στιγμή
Υπάρχει ένα άλλο θέμα που τρομάζει τους μαθητές γυμνασίου - η στιγμιαία ταχύτητα. Στη φυσική, αυτή η έννοια εμφανίζεται ως ορισμός του μεγέθους της ταχύτητας σε μια στιγμιαία χρονική περίοδο.
Ας δούμε ένα απλό παράδειγμα: ο οδηγός οδηγεί το τρένο, ο βοηθός του παρακολουθεί την ταχύτητα από καιρό σε καιρό. Υπάρχει μια πινακίδα ορίου ταχύτητας στην απόσταση. Θα πρέπει να ελέγξετε πόσο γρήγορα κινείται το τρένο αυτήν τη στιγμή. Ο βοηθός του οδηγού αναφέρει στις 16:00 ότι η ταχύτητα είναι 117 km/h. Αυτή είναι η στιγμιαία ταχύτητα που καταγράφηκε ακριβώς στις 4 το απόγευμα. Τρία λεπτά αργότερα, η ταχύτητα ήταν 98 km/h. Αυτή είναι επίσης η στιγμιαία ταχύτητα σε σχέση με 16 ώρες 03 λεπτά.
Έναρξη κίνησης
Χωρίς την αρχική ταχύτητα, η φυσική δεν αντιπροσωπεύει σχεδόν καμία κίνηση της μεταφοράςτεχνολογία. Τι είναι αυτή η παράμετρος; Αυτή είναι η ταχύτητα με την οποία το αντικείμενο αρχίζει να κινείται. Ας πούμε ότι ένα αυτοκίνητο δεν μπορεί να αρχίσει να κινείται αμέσως με ταχύτητα 50 km/h. Πρέπει να επιταχύνει. Όταν ο οδηγός πατήσει το πεντάλ, το αυτοκίνητο αρχίζει να κινείται ομαλά, για παράδειγμα, στην αρχή με 5 km/h, μετά σταδιακά 10 km/h, 20 km/h και ούτω καθεξής (5 km/h είναι η αρχική ταχύτητα).
Φυσικά, μπορείτε να κάνετε μια απότομη εκκίνηση, όπως οι δρομείς-αθλητές, όταν χτυπάτε μια μπάλα του τένις με μια ρακέτα, αλλά εξακολουθεί να υπάρχει πάντα μια αρχική ταχύτητα. Σύμφωνα με τα δικά μας πρότυπα, μόνο τα αστέρια, οι πλανήτες και οι δορυφόροι του Γαλαξία μας δεν το έχουν, αφού δεν γνωρίζουμε πότε και πώς ξεκίνησε η κίνηση. Εξάλλου, μέχρι θανάτου, τα διαστημικά αντικείμενα δεν μπορούν να σταματήσουν, είναι πάντα σε κίνηση.
Ζυγή ταχύτητα
Η ταχύτητα στη φυσική είναι ένας συνδυασμός μεμονωμένων φαινομένων και χαρακτηριστικών. Υπάρχουν επίσης ομοιόμορφη και ανομοιόμορφη κίνηση, καμπυλόγραμμη και ευθύγραμμη. Ας δώσουμε ένα παράδειγμα: ένα άτομο περπατά σε έναν ευθύ δρόμο με την ίδια ταχύτητα, ξεπερνώντας μια απόσταση 100 μέτρων από το σημείο Α έως το σημείο Β.
Από τη μία πλευρά, μπορεί να ονομαστεί ευθύγραμμη και ομοιόμορφη ταχύτητα. Αλλά αν συνδέσετε πολύ ακριβείς αισθητήρες ταχύτητας και διαδρομής σε ένα άτομο, μπορείτε να δείτε ότι εξακολουθεί να υπάρχει διαφορά. Η άνιση ταχύτητα είναι όταν η ταχύτητα αλλάζει τακτικά ή συνεχώς.
Στην καθημερινή ζωή και την τεχνολογία
Η ταχύτητα της κίνησης στη φυσική υπάρχει παντού. Ακόμα και μικροοργανισμοί κινούνται, αςκαι με πολύ αργό ρυθμό. Αξίζει να σημειωθεί ότι υπάρχει περιστροφή, η οποία χαρακτηρίζεται και από ταχύτητα, αλλά έχει μονάδα μέτρησης - rpm (στροφές ανά λεπτό). Για παράδειγμα, η ταχύτητα περιστροφής του τυμπάνου σε ένα πλυντήριο ρούχων. Αυτή η μονάδα μέτρησης χρησιμοποιείται όπου υπάρχουν μηχανισμοί και μηχανές (κινητήρες, κινητήρες).
Στη γεωγραφία και τη χημεία
Ακόμη και το νερό έχει ταχύτητα κίνησης. Η φυσική είναι απλώς μια επικουρική επιστήμη στον τομέα των διεργασιών που συμβαίνουν στη φύση. Για παράδειγμα, ταχύτητα ανέμου, κύματα στη θάλασσα - όλα αυτά μετρώνται με τις συνήθεις φυσικές παραμέτρους, ποσότητες.
Σίγουρα, πολλοί από εσάς γνωρίζετε τη φράση "ο ρυθμός μιας χημικής αντίδρασης". Μόνο στη χημεία έχει διαφορετική σημασία, αφού σημαίνει πόσο καιρό θα λάβει χώρα αυτή ή εκείνη η διαδικασία. Για παράδειγμα, το υπερμαγγανικό κάλιο θα διαλυθεί πιο γρήγορα στο νερό εάν ανακινήσετε το δοχείο.
Αόρατη ταχύτητα
Υπάρχουν αόρατα φαινόμενα. Για παράδειγμα, δεν μπορούμε να δούμε πώς κινούνται σωματίδια φωτός, διάφορες ακτινοβολίες, πώς διαδίδεται ο ήχος. Αλλά αν δεν υπήρχε κίνηση των σωματιδίων τους, τότε κανένα από αυτά τα φαινόμενα δεν θα υπήρχε στη φύση.
Πληροφορική
Σχεδόν κάθε σύγχρονος άνθρωπος έρχεται αντιμέτωπος με την έννοια της «ταχύτητας» ενώ εργάζεται σε υπολογιστή:
- Ταχύτητα Διαδικτύου;
- ταχύτητα φόρτωσης σελίδας;
- ταχύτητα φόρτωσης CPU και ούτω καθεξής.
Υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός παραδειγμάτων της ταχύτητας της κίνησης στη φυσική.
Αφού διαβάσατε προσεκτικά το άρθρο, εξοικειωθείτε με την έννοιαταχύτητα, μάθετε τι είναι. Αφήστε αυτό το υλικό να σας βοηθήσει να μελετήσετε σε βάθος την ενότητα "Μηχανική", να δείξετε ενδιαφέρον για αυτήν και να ξεπεράσετε τον φόβο όταν απαντάτε στα μαθήματα. Εξάλλου, η ταχύτητα στη φυσική είναι μια κοινή έννοια που είναι εύκολο να θυμόμαστε.
