Ускорение
До этого мы рассматривали равномерное движение – напомню, что это движение, при котором скорость тела остаётся неизменной. Но, как уже выяснилось, такое движение встречается крайне редко. Например, поезд тормозит перед тем, как в него войдут пассажиры на станции, и ускоряется после того, как все пассажиры вошли или вышли. В этом случае мы наблюдаем явное ускорение или замедление тела.
Ускоряясь, поезд будет постепенно повышать свою скорость, а замедляясь – постепенно понижать, и в зависимости от множества факторов (масса поезда, начальная скорость, качество тормозных колодок и так далее) изменение скорости будет происходить с разной быстротой. Поэтому: ускорение – это быстрота изменения скорости.
Важно заметить, что и при торможении, и при ускорении скорость тела меняется с определённой быстротой, поэтому мы можем считать, что ускорение есть в обоих случаях, но с разными направлениями – это можно отобразить знаками: ускорение (), замедление ().
Формула ускорения
С помощью определения ускорения, которое мы вывели чуть выше, мы можем легко получить первую формулу:
где:
- – конечная скорость, до которой тело ускорялось,
- – начальная скорость, с которой началось ускорение тела,
- – время изменения скорости,
Для случая, когда тело замедлялось (), формула выглядит так:
где обозначения те же, что и выше.
Скорость при ускоренном движении
Так как ускорение – это быстрота изменения скорости, мы можем легко получить ещё одну формулу:
где:
- – ускорение,
- – начальная скорость,
- – время движения,
Эта формула позволяет найти скорость в любой момент времени при ускоренном движении.
Перемещение при равноускоренном движении
Точно так же, как есть уравнение движения для равномерного движения – формула (5), – такая формула есть и для равноускоренного. Напомню, что основная задача уравнения движения – найти координату тела в любой момент времени, ну или перемещение и путь.
Отличие только в одном слагаемом. При равномерном движении тело за каждую секунду проходит одно и то же расстояние, поэтому к начальной координате мы просто добавляли . А при равноускоренном движении скорость всё время растёт, и за вторую секунду тело пройдёт больше, чем за первую. Эту прибавку и описывает второе слагаемое:
где:
- – начальная координата тела,
- – начальная скорость,
- – ускорение,
- – время движения,
Если нас интересует не координата, а перемещение, то есть насколько тело сместилось от начальной точки, то начальную координату можно и не писать:
Обратите внимание на частный случай: если тело стартовало с места, то , первое слагаемое пропадает, и остаётся совсем короткая формула . Именно её чаще всего и используют в задачах про разгон с места или про падение тела, которое отпустили из состояния покоя.
Бывает и так, что время нам неизвестно, зато известны обе скорости и перемещение. На этот случай есть ещё одна формула, в которой времени нет вовсе:
Она особенно удобна в задачах вроде «автомобиль тормозил со скорости до полной остановки, тормозной путь м – каким было ускорение».
Запишитесь на занятия, чтобы отслеживать свой прогресс.