Відносність руху та прямолінійний рівномірний рух

Фізика в дії — від простих кроків туриста до руху поїздів. Розберемось у формулах, траєкторіях і відносності руху.

Основні формули кінематики

Усе, що потрібно для розв'язання задач — у одній зручній таблиці.

🔁 Назустріч

vвідн = v₁ + v₂

➡️ В одному напрямку

vвідн = v₁ − v₂

📐 Перехід одиниць

км/год ÷ 3,6 = м/с

Рівень 1 — Початковий

Основи понять

1

Катер між портами

Катер рухається річкою. Чи можна вважати його матеріальною точкою при розрахунку часу переходу між двома портами? Обґрунтуйте свою відповідь.

2

Учениця за партою

Учениця сидить за партою. Назвіть тіла, відносно яких вона перебуває в спокої, а відносно яких — у стані руху.

Рівень 2 — Середній

Аналіз траєкторії

Траєкторії руху

Накресліть траєкторію руху відносно Землі для кабіни ліфта та кінця стрілки годинника на вежі. Чим відрізняються ці траєкторії?

Два автомобілі

Два автомобілі рухаються прямолінійним шосе так, що відстань між ними не змінюється. Відносно яких тіл кожен із них перебуває в спокої?

Рівень 3 — Достатній

Застосування формул

🚶 Задача 1: Турист

Турист ішов 20 хвилин зі швидкістю 5,4 км/год.

Який шлях він подолав?

Підказка: переведіть хвилини в години, застосуйте s = v · t

🚂 Задача 2: Поїзд на мосту

Поїзд довжиною 240 м проходить міст довжиною 360 м за 2 хвилини.

Яка швидкість поїзда?

Підказка: загальний шлях = довжина поїзда + довжина мосту

Рівень 4 — Високий

Комплексні задачі

🏊 Задача 1: Спортсмен у басейні

Спортсмен пропливає басейн довжиною 50 м чотири рази. Визначте пройдений шлях та модуль переміщення.

Чи однакові ці величини? Чому?

🚗 Задача 2: Два авто в тунелі

Перший автомобіль проїхав тунель зі швидкістю 16 м/с за 30 с. За скільки часу проїде той самий тунель другий, якщо його швидкість — 20 м/с?

Алгоритм розв'язання задач з кінематики

Ефективний підхід до розв'язання будь-якої задачі з кінематики.

01

Уважно прочитати та виписати дані

Розберіть умову задачі та зафіксуйте всі відомі величини.

02

Обрати систему відліку

Визначте тіло відліку та відповідну систему координат для опису руху.

03

Визначити матеріальну точку

З'ясуйте, чи можна тіло вважати матеріальною точкою для спрощення розрахунків.

04

Записати необхідні формули

Виберіть формули, що пов'язують дані та шукані фізичні величини.

05

Виразити шукану та підставити значення

Виразіть шукану величину з формули та підставте числові значення.

06

Перевірити одиниці та правдоподібність

Переконайтесь у правильності одиниць вимірювання та логічності отриманої відповіді.

Тіло відліку — ключ до розуміння руху

Без відліку — без руху

Рух неможливо описати без вибору системи відліку. Це перший крок у будь-якій задачі.

Одночасно нерухомий і рухомий

Пасажир нерухомий відносно крісла, але рухається відносно Землі — обидва твердження правильні.

Матеріальна точка

Якщо розміри тіла не впливають на результат, тіло можна замінити матеріальною точкою для спрощення.

Шлях vs Переміщення

Траєкторія

Фактична лінія руху тіла в просторі — може бути прямою або кривою.

Шлях — скаляр

Довжина пройденої траєкторії. Завжди додатна, не має напрямку.

Переміщення — вектор

Найкоротша відстань між початком і кінцем руху. Може дорівнювати нулю!

Секрети швидкості

Рівномірний рух

Швидкість постійна в часі — ні прискорення, ні гальмування. Графік v(t) — горизонтальна лінія.

Додавання швидкостей

Завжди враховуйте напрямок векторів: назустріч — додаємо, в одному напрямку — віднімаємо.

Одиниці вимірювання

У СІ: швидкість — м/с. Для переходу з км/год: ÷ 3,6. Наприклад: 72 км/год = 20 м/с.

Рівень 4 — Високий

Задачі на відносний рух

🚗 Задача 1: Зустрічна смуга

Два автомобілі виїхали одночасно назустріч один одному з міст А і В, відстань між якими 300 км. Швидкість першого автомобіля — 80 км/год, другого — 70 км/год.

Через який час вони зустрінуться?

Підказка: використовуйте формулу відносної швидкості при зустрічному русі.

🚄 Задача 2: Погоня потягів

Перший потяг вирушив зі станції зі швидкістю 60 км/год. Через 1 годину за ним виїхав другий потяг у тому ж напрямку зі швидкістю 90 км/год.

На якій відстані від станції другий потяг наздожене перший?

Підказка: спершу знайдіть відстань, яку пройшов перший потяг до виїзду другого.