Определение

Мгновенной скоростью (или чаще просто скоростью) материальной точки называется физическая величина равная первой производной от радиус–вектора точки по времени (t). Обозначают скорость обычно буквой v. Это векторная величина. Математически определение вектора мгновенной скорости записывается как:

Скорость имеет направление указывающее направление движения материальной точки и лежит на касательной к траектории ее движения. Модуль скорости можно определить как первую производную от длины пути (s) по времени:

Скорость характеризует быстроту перемещения в направлении движения точки по отношениюк рассматриваемой системе координат.

Скорость в разных системах координат

Проекции скорости на оси декартовой системы координат запишутся как:

Следовательно, вектор скоростив декартовых координатах можно представить:

где единичные орты. При этом модуль вектора скорости находят при помощи формулы:

В цилиндрических координатах модуль скорости вычисляют при помощи формулы:

в сферической системе координат:

Частные случаи формул для вычисления скорости

Если модуль скорости не изменяется во времени, то такое движение называют равномерным (v=const). При равномерном движении скорость можно вычислить, применяя формулу:

где s– длина пути, t – время, за которое материальная точка преодолела путь s.

При ускоренном движении скорость можно найти как:

где – ускорение точки, – отрезок времени, в течение которого рассматривается скорость.

Если движение является равнопеременным, то применяется следующая формула для вычисления скорости:

где – начальная скорость движения, .

Единицы измерения скорости

Основной единицей измерения скорости в системе СИ является: [v]=м/с 2

В СГС: [v]=см/с 2

Примеры решения задач

Пример

Задание. Движение материальной точки А задано уравнением: . Точка начала свое движение при t 0 =0 c.Как будет двигаться рассматриваемая точка по отношению к оси X в момент времени t=0,5 с.

Решение. Найдем уравнение, которое будет задавать скорость рассматриваемой материальной точки, для этого от функции x=x(t), которая задана в условиях задачи, возьмем первую производную по времени, получим:

Для определения направления движения подставим в полученную нами функцию для скорости v=v(t) в (1.1) указанный в условии момент времении сравним результат с нулем:

Так как мы получили, что скорость в указанный момент времени отрицательна, следовательно, материальная точка движется против оси X.

Ответ. Против оси X.

Пример

Задание. Скорость материальной точки является функцией от времени вида:

где скорость в м/с, время в c. Какова координата точки в момент времени равный 10 с, в какой момент времени точка будет на расстоянии 10 м от начала координат? Считайте, что при t=0 c точка началадвижение из начала координат по оси X.

Решение. Точка движется по оси X, cвязь координаты x и скорости движения определена формулой.

Некоторые быстрее запоминают, когда читают и глядят, так вот посмотрев на эти предложенные на изображении формулы, можно их запомнить практически на всю жизнь.

Все три формулы взаимосвязаны и одного следует другое.

Задачи на движение одна из важных тем учеников. Чтобы решать задачи, нужно знать правила нахождения величин. Чтобы найти расстояние, надо скорость умножить на время, чтобы найти время, нужно расстояние разделить на скорость. Чтобы найти скорость, нужно расстояние разделить на время.

Если тело движется равномерно, т.е. с неизменной скоростью, то очень легко определить одну из этих величин, если известны две остальные.

Скорость, расстояние и время обозначаются буквами V, S, t, соответственно.

Скорость: V = S/t

Расстояние: S = V*t

Время: t = S/V

Чтобы найти расстояние надо скорость умножить на время пути.

Для того, чтобы найти скорость надо расстояние разделить на время

Для того, чтобы найти время в пути надо расстояние разделить на скорость.



Ну а вот и картинка ко всему, здесь есть формулы со всеми обозначениями.

Чтобы найти физические величины такие как скорость (V), время (t) и расстояние (S), нужно знать, что эти величины зависят от движения.

Движение бывает равноускоренное, равно замедленное, равномерное.

При равноускоренном и равно замедленном — скорость зависти от времени. А при равномерном — скорость не меняется, т.е. постоянна.

Формулы представлены ниже:



Скорость, время, расстояние — вс это физические величины, которые так или иначе связаны с движением. Движение бывает либо равномерным, либо равноускоренным (а также равнозамедленным). В то время как при равномерном движении тело движется с постоянной скоростью, которая не зависит от времени — равноускоренная скорость может со временем меняться.

Как найти одну из трх величин скорости, если две другие нам известны?






• Чтобы найти скорость, время и расстояние нужно взять школьный учебник и почитать)) Мне нравились такие задачки.

  Скорость измеряется расстоянием пройденном за определнное время вот и делим расстояние на время и получаем, к примеру, километры в час. Ну а остальные величины можно посчитать исходя из этой формулы.

  Этот вопрос относится к математике младших классов в средней школе.

  Расстояние можно найти перемножив друг на друга скорость и время затраченное на преодоление этого расстояния.

  И соответственно, время равно расстояние деленное на скорость.

• • Дабы узнать скорость — расстояние разделяем на время;
  • Дабы узнать время — расстояние делим на скорость;
  • Дабы узнать расстояние — скорость умножаем на время.

  Все довольно просто и легко, поскольку каждый в школе знал эту формулу — нужно лишь вспомнить!)

Ну, чтобы узнать время нужно расстояние разделить на скорость, конечно значения расстояния и скорости должны быть известны. Чтобы узнать скорость нужно расстояние делить на время, получится например распространенное значение — кмч.

С древних времен людей беспокоит мысль о достижении сверх скоростей, так же как не дают покоя раздумья о высотах, летательных аппаратах. На самом деле это два очень сильно связанных между собой понятия. То, насколько быстро можно добраться из одного пункта в другой на летательном аппарате в наше время, зависит полностью от скорости. Рассмотрим же способы и формулы расчета этого показателя, а также времени и расстояния.

Как же рассчитать скорость?

• через формулу нахождения мощности;
• через дифференциальные исчисления;
• по угловым параметрам и так далее.

В этой статье рассматривается самый простой способ с самой простой формулой - нахождение значения этого параметра через расстояние и время. Кстати, в формулах дифференциального расчета также присутствуют эти показатели. Формула выглядит следующим образом:

• v - скорость объекта,
• S - расстояние, которое пройдено или должно быть пройдено объектом,
• t - время, за которое пройдено или должно быть пройдено расстояние.

Как видите, в формуле первого класса средней школы нет ничего сложного. Подставив соответствующие значения вместо буквенных обозначений, можно рассчитать быстроту передвижения объекта. Например, найдем значение скорости передвижения автомобиля, если он проехал 100 км за 1 час 30 минут. Сначала требуется перевести 1 час 30 минут в часы , так как в большинстве случаев единицей измерения рассматриваемого параметра считается километр в час (км/ч). Итак, 1 час 30 минут равно 1,5 часа, потому что 30 минут есть половина или 1/2 или 0,5 часа. Сложив вместе 1 час и 0,5 часа получим 1,5 часа.

Теперь нужно подставить имеющиеся значения вместо буквенных символов:

v=100 км/1,5 ч=66,66 км/ч

Здесь v=66,66 км/ч, и это значение очень приблизительное (незнающим людям об этом лучше прочитать в специальной литературе), S=100 км, t=1,5 ч.

Таким нехитрым способом можно найти скорость через время и расстояние.

А что делать , если нужно найти среднее значение? В принципе, вычисления, показанные выше, и дают в итоге результат среднего значение искомого нами параметра. Однако можно вывести и более точное значение, если известно, что на некоторых участках по сравнению с другими скорость объекта была непостоянной. Тогда пользуются таким видом формулы:

vср=(v1+v2+v3+...+vn)/n, где v1, v2, v3, vn - значения скоростей объекта на отдельных участках пути S, n - количество этих участков, vср - средняя скорость объекта на всем протяжении всего пути.

Эту же формулу можно записать иначе, используя путь и время, за которое объект прошел этот путь:

• vср=(S1+S2+...+Sn)/t, где vср - средняя скорость объекта на всем протяжении пути,
• S1, S2, Sn - отдельные неравномерные участки всего пути,
• t - общее время, за которое объект прошел все участки.

Можно записать использовать и такой вид вычислений:

• vср=S/(t1+t2+...+tn), где S - общее пройденное расстояние,
• t1, t2, tn - время прохождения отдельных участков расстояния S.

Но можно записать эту же формулу и в более точном варианте:

vср=S1/t1+S2/t2+...+Sn/tn, где S1/t1, S2/t2, Sn/tn - формулы вычисления скорости на каждом отдельном участке всего пути S.

Таким образом, очень легко найти искомый параметр, используя данные выше формулы. Они очень просты, и как уже было указано, используются в начальных классах. Более сложные формулы базируются на этих же формулах и на тех же принципах построения и вычисления, но имеют другой, более сложный вид, больше переменных и разных коэффициентов. Это нужно для получения наиболее точного значения показателей .

Другие способы вычисления

Существую и другие способы и методы, которые помогают вычислить значения рассматриваемого параметра. В пример можно привести формулу вычисления мощности:

N=F*v*cos α , где N - механическая мощность,

v - скорость,

cos α - косинус угла между векторами силы и скорости.

Способы вычисления расстояния и времени

Можно и наоборот, зная скорость, найти значение расстояния или времени. Например:

S=v*t, где v - понятно что такое,

S - расстояние, которое требуется найти,

t - время, за которое объект прошел это расстояние.

Таким образом вычисляется значение расстояния.

Или вычисляем значение времени , за которое пройдено расстояние:

t=S/v, где v - все та же скорость,

S - расстояние, пройденный путь,

t - время, значение которого в данном случае нужно найти.

Для нахождения средних значений этих параметров существует довольно много представлений как данной формулы, так и всех остальных. Главное, знать основные правила перестановок и вычислений. А еще главнее знать сами формулы и лучше наизусть. Если же запомнить не получается, тогда лучше записывать. Это поможет, не сомневайтесь.

Пользуясь такими перестановками можно с легкостью найти время, расстояние и другие параметры, используя нужные, правильные способы их вычисления.

И это еще не предел!

Видео

В нашем видео вы найдете интересные примеры решения задач на нахождение скорости, времени и расстояния.

Равномерное движение, это вдвижение спостоянной скоростью. То есть другимим словами, тело за одинаковые промежутки времени должно проходить одинаковое расстояние. Например, если машина будет за каждый час своего пути проезжать расстояние в 50 километров, то такое движение будет являться равномерным.

Обычно равномерное движение очень редко можно встретить в реальной жизни. За примеры равномерного движения в природе, можно считать вращение Земли вокруг Солнца. Или например, конец секундной стрелки часов, тоже будет двигаться равномерно.

Расчет скорости при равномерном движении

Скорость тела при равномерном движении будет вычисляться по следующей формуле.

• Скорость = путь / время.

Если обозначить скорость движения буквой V, время движения буквой t, а путь пройденный телом буквой S, то получим следующую формулу.

• V=s/t.

Единица измерения скорости 1 м/с. То есть тело проходит расстояние в один метр, за время равное одной секунде.

Движения с переменной скоростью называется неравномерным движением. Чаще всего, все тела в природе двигаются именно неравномерно. Например, человек, когда куда-либо идет, двигается неравномерно, то есть его скорость в течении всего пути будет изменяться.

Расчет скорости при неравномерном движении

При неравномерном движении, скорость все время изменяется, и в этом случае говорят о средней скорости движения.

Средняя скорость неравномерного движения вычисляется по формуле

• Vcp=S/t.

Из формулы для определения скорости, мы можем получить и другие формулы, например, для расчета пройденного пути или времени, которое двигалось тело.

Расчет пути при равномерном движении

Чтобы определить путь, который прошло тело при равномерном движении, необходимо скорость движения тела умножить на время которое это тело двигалось.

• S=V*t.

То есть, зная скорость и время движения, мы всегда сможем найти путь.

Теперь, получим формулу для расчета времени движения, при известных: скорости движения и пройденном пути.

Расчет времени при равномерном движении

Для того чтобы определить время равномерного движения, необходимо путь пройденный телом, поделить на скорость, с которой это тело двигалось.

• t=S/V.

Полученные выше формулы будут справедливы, если тело совершало равномерное движение.

При расчете средней скорости неравномерного движения, полагают, что движение было равномерным. Исходя из этого, для вычисления по средней скорости неравномерного движения, пути или времени движения используют те же самые формулы, что и при равномерном движении.

Расчет пути при неравномерном движении

Получаем, что путь пройденный телом при неравномерном движении, равен произведению средней скорости на время которое тело двигалось.

• S=Vcp*t

Расчет времени при неравномерном движении

Время необходимое для прохождения некоторого пути при неравномерном движении, равняется частному от деления пути на среднюю скорость неравномерного движения.

• t=S/Vcp.

Графиком равномерного движения, в координатах S(t) будет являться прямая линия.

Для всех ступеней коробки передач и дополнительной коробки рассчиты­ваются значения скорости движения автомобиля в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя (по согласованию с руководителем рас­чёт может производиться только для высшей ступени дополнительной короб­ки).

Расчёт ведётся по формуле

где v - скорость автомобиля, км/ч;

n - частота вращения коленчатого вала дви­гателя, об/мин;

r К - радиус качения, м;

и 0 - передаточное число главной переда­чи;

и к - передаточное число рассчитываемой ступени коробки передач;

и д - пе­редаточное число рассчитываемой ступени дополнительной (раздаточной) ко­робки.

Значения частоты вращения коленчатого вала берутся теми же, что и при построении внешней скоростной характеристики.

Рассчитанные значения v t заносятся в столбец 4 табл. 2.1. Графики зави­симости скорости движения автомобиля от частоты вращения коленчатого вала двигателя представляют собой серию лучей, выходящих под разными углами из начала координат рисунок 2.2.

Рис. 2.2 Зависимости скорости движения автомобиля от частоты вращения коленчатого вала по передачам.

2.6. Тяговая характеристика и тяговый баланс автомобиля

Тяговая характеристика представляет собой зависимость силы тяги авто­мобиля от скорости движения по передачам. Значения силы тяги Р Т рассчиты­ваются в отдельных точках по формуле

где М К - крутящий момент двигателя, Нм;

η Т - КПД трансмиссии.

Результаты расчёта Р Т заносятся в столбец 7 табл. 2.1, и по ним строятся графики зависимости Р Т = f (V ) по передачам.

Тяговый баланс автомобиля описывается уравнением тягового или силово­го баланса

Р Т = Р д + Р в + Р и , (2.27)

где Р Т - сила тяги автомобиля, Н;

Р д - суммарная сила сопротивления дороги, Н;

Р в - сила сопротивления воздушной среды, Н;

Р и - сила инерции автомоби­ля, Н.

Величина Р д определяется по выражению

Р д = G a ψ , (2.28)

где G a - полный вес автомобиля, Н; ψ - суммарный коэффициент сопротивления дороги.

Суммарный коэффициент сопротивления дороги является величиной, за­висящей от скорости автомобиля. Однако учёт этой зависимости сильно ос­ложняет выполнение тягового расчёта и в то же время не даёт важного для практики уточнения. Поэтому при выполнении тягового расчёта рекомендуется принять значение ψ постоянным, равным тому значению, которое было рассчи­тано для максимальной скорости движения автомобиля при определении мощ­ности двигателя, необходимой для движения на режиме максимальной скоро­сти, т.е. принять везде ψ=ψ v .

При каком-то одном выбранном значении ψ величина Р д остаётся постоян­ной для всех расчётных точек на всех передачах. Поэтому значение Р д подсчитывается один раз и в таблицу не заносится. На графике тяговой характеристи­ки зависимость P Т = f (v ) представляется в виде прямой, параллельной оси абс­цисс.

Рис. 2.3 Тяговая характеристика автомобиля.

Сила сопротивления воздушной среды Р в составляет величину

где с х - коэффициент продольной аэродинамической силы;

р в - плотность воздуха, кг/м 3 ;

к в - коэффициент обтекаемости, кг/м 3 ;

F - лобовая площадь авто­мобиля, м;

v в - скорость воздушного потока относительно автомобиля, км/ч.

При расчёте можно задать ρ в =1,225 кг/м. Скорость воздушного потока обычно принимается равной скорости движения автомобиля.

Значения Р в рассчитываются для всех точек и заносятся в столбец 5 табл. 2.1. График зависимости Р в от скорости представляет собой параболу, проходящую через начало координат.

Для удобства дальнейшего анализа этот график смещают вверх на ве­личину, равную Р д (в принятом для сил масштабе). Фактически при таком построении этот график выражает зависимость ( P в + P d )= f ( v ).

Сила инерции автомобиля Р и после расчёта Р д и Р в может быть определена как замыкающее слагаемое силового баланса

(2.30)

На графике значение Р и определяется отрезком прямой, проведённой для нужного значения скорости параллельно оси ординат, между точками пересечения этой прямой графиков P Т = f [ v ) и ( P д + P в )= f ( v ). Если заданная скорость может быть обеспечена на нескольких передачах, то каждой из этих передач будет соответствовать своё значение силы инерции. Рассчи­танные значения Р и следует занести в столбец 6 табл. 2.1.

Значение Р Т заносится в столбец 7 табл. 2.1. Тяговая характеристика автомобиля представлена на рис. 2.3.

Закачки