Партнеры
Вход в систему
Яндекс.Метрика
on-line
Сейчас на сайте 0 пользователей и 27 гостей.

Скорость, ускорение

Что такое скорость

 Что это такое скорость? Надо ли ее изучать, а тем более вычислять? Наверно, да, ведь в жизни всякое бывает, даже такие ситуации, как в анекдоте.
 − Сидят два полярника, опытный и стажер, у полыньи рыбу ловят. Из-за ближайшего сугроба выходит белый медведь, злой, голодный, и топает прямиком к ним с явным намерением съесть. Опытный полярник молча стаскивает унты и также молча начинает надевать кроссовки.
 Молодой:
 ? Да зачем тебе это, медведь по льду скоростью 60 км/ч бегает!
 Опытный:
 − Да мне все равно, с какой скоростью он бегает, главное, чтобы ты меня не обогнал!

 Каждый из нас имеет представление о скорости как о быстроте движения. Если медведь преодолевает путь 60 километров за 1 час, очевидно, что его скорость составляет 60 км/ч. Теперь несложно подсчитать, с какой скоростью может бежать человек. Если олимпийский чемпион пробегает стометровку за 9,87 секунд, тогда скорость, раз-виваемая человеком, равна 10,13 м/с. Но для ответа на вопрос: «Смогут ли полярники убежать от медведя?», − этого недостаточно.

 Во-первых, нужно учесть направление движения, хотя с медведем все понятно. Полярники могут бежать по прямой дороге, по петляющей тропинке мимо торосов или вокруг одного из сугробов. Выбирать путь и хорошо при этом ориентироваться их заставит медведь.

 Во-вторых, неизвестно как будут бежать полярники: с постоянной скоростью или же с остановками в пути. Во втором случае стоит говорить о средней скорости.

Средняя скорость = Весь пройденный путь/Все затраченное время

 В-третьих, для сравнения скоростей их нужно привести к одинаковым (одноименным) единицам измерения.
Например, километр в час (км/ч), сантиметр в минуту (см/мин), метр в секунду (м/с), миллиметр в час (мм/ч), узел − морская миля в час и т. д. О единицах измерения мы говорили в книге «Физический калейдоскоп».

 Скорость медведя, бегущего по льду, можно выразить в м/с (60 км/ч = 60000 м/3600 с = 16,7 м/с) и сравнить со скоростью спринтера. У стайера, который пробегает дистанцию в 10000 метров, средняя скорость составляет 6,12 м/с. Из расчетов и сравнений следует, что даже на короткой дистанции у полярников нет шансов убежать от медведя. Им нужно будет защищаться и хорошо, если они будут делать это вместе.
Вообще, человеку соревноваться в беге с представителями животного мира очень сложно, разве что с черепахами и улитками. Смотри таблицу скоростей.
 Сравнительная таблица скоростей

  1. Скорость улитки − 0,014 м/с
  2. Скорость черепахи − 0,02 м/с
  3. Рекорд скорости человека в ходьбе на 50 км − 3,4 м/с
  4. Бег на 100 м − 10 м/с
  5. Скорость гепарда − 31 м/с
  6. Скорость полета сокола − 100 м/с
  7. Скорость локомотива на ж/д − 30 м/с
  8. Скорость автомобиля − 80 м/с
  9. Скорость движения молекулы азота при нормальных условиях − 500 м/с
  10. Скорость пассажирского реактивного самолета − 200 м/с
  11. Скорость движения Луны по орбите вокруг Земли − 1000 м/с
  12. Скорость искусственного спутника Земли − 7800 м/с
  13. Скорость движения Земли по орбите вокруг Солнца 30000 м/с
  14. Скорость света в вакууме − 300000000 м/с

 Все возможные скорости движения тел укладываются между двумя предельными значениями: минимальным, равным нулю, и максимальным, равным скорости света в вакууме. Движение материальных тел со скоростью, превышающей скорость света в вакууме, пока не обнаружено. Хотя...

Интересно знать...
 Когда стекло трескается, трещина распространяется со скоростью около 5000 километров в час,
 Существуют различные способы определения скоростей.
 Для измерения средней скорости автомобиля можно заранее измерить расстояние между двумя точками шоссе, а затем отметить моменты прохождения автомобилем этих точек. Среднюю скорость можно рассчитать по формуле

v = s/t.

 А значение мгновенной скорости можно определить по спидометру.
 Кроме того, скорость можно определить с помощью графика. Рассмотрим прямолинейное движение автомобиля по шоссе. Предположим, водитель видел километровые столбы в следующие моменты времени:

  • 192 км − 11ч 30 мин
  • 222 км − 11 ч 50 мин
  • 240 км − 12 ч 40 мин
  • 320 км − 13 ч 40 мин
  • 334 км − 13 ч 46 мин
  • 334 км − 13 ч 50 мин
  • 350 км − 14 ч 05 мин.

 По этим данным постройте график зависимости пути, пройденного автомобилем, от времени его движения.
 Определите по графику средние скорости для различных участков пути.
 С какой скоростью двигался автомобиль в полдень и в 13 ч 46 мин?

 Если тело движется очень быстро, то для определения его скорости часто применяют стробоскопический способ. Для этого получают серию изображений тела в разные моменты времени. Промежуток времени, раз¬деляющий два последовательных изображения, известен заранее − он равен промежутку между световыми вспышками стробоскопа. Кстати, вместо стробоскопа можно использовать видеокамеру, цифровой фотоаппарат и т. д.

 Еще один способ определения скорости движения тел, часто применяемый в авиации и космонавтике, основан на использовании радиоволн. Сигнал радара, отраженный от изучаемого объекта вернется к источнику через некоторое время. Зная это время и скорость радиоволны − приблизительно 300000 км/с, можно определить расстояние до объекта и скорость его движения. Так поступают для определения скорости самолетов. Этот же способ применяется Госавтоинспекцией для выявления автолюбителей, движущихся на своем автомобиле со скоростью самолета.
 Вместо радиоволн можно использовать акустические волны. Локатор, использующийся для определения положения и скорости движения тел в воде, называют сонаром.
 Кстати, такой же способ определения своего положения в пространстве используют и некоторые животные, их «радар» работает в ультразвуковом диапазоне.

Анекдот в тему
 Летучая мышь со всей скоростью ударяется о стенку и медленно сползает по ней вниз. Встает, отряхивается и говорит:
 Надо снимать этот плеер, а то в следующий раз насмерть разобьюсь.
 Пользователи портала − завтрашние студенты университетов. Посмотрите байки про студентов, проявляйте интерес к студенческой жизни уже сейчас, здоровый юмор о себе помогает противостоять неприятностям, переключает мозг на другую деятельность, делает нас добрее, позитивнее.

 Еще один способ определения скорости, применяемый в астрономии, основан на эффекте Доплера.
 Классическим примером, иллюстрирующим этот эффект для звуковых волн, является изменение тона гудка проезжающего мимо поезда. Возможно, что Вы уже обращали внимание на то, что тон гудка приближающегося поезда выше, чем удаляющегося. Это означает, что частота звука, которую слышит наблюдатель, первом случае больше, чем во втором. По разности звуковых частот подвижного и покоящегося источников можно судить о скорости подвижного источника.
 В упрощенном виде причину возникновения эффекта Доплера можно пояснить следующим образом. Представьте, что Вы стоите в воде у берега водоема, и гребни волн изредка пробегают мимо Вас. Если начать движение навстречу волнам, то гребни будут накатывать на Вас чаще. И наоборот, если возвращаться к берегу, т.е. двигаться в одном направлении с гребнями волн, частота встреч с ними уменьшится.
 Вследствие относительности движения движение самого источника волн относительно Вас должно привести к такому же эффекту.
 Очевидно, что эффект Доплера должен наблюдаться для любых типов волн, в том числе и в диапазоне световых волн. Это можно использовать для определения скоростей звезд и галактик при их приближении или удалении от Земли. Точно так же как для неподвижного наблюдателя у движущегося поезда изменяется звук, у движущихся относительно него звезд изменяется цвет.
 Таким образом, рассмотрев различные способы определения скоростей, мы увидели, что можно оценить скорость движения даже тех тел, чье движение нам и незаметно.

Между прочим...
 Ручная черепаха, сбежавшая от своих хозяев в Англии, была найдена через 2 года. Ее нашли благодаря тому, что на панцире были написаны масляной краской фамилия и адрес хозяев. За 2 года черепаха прошла 385 км. Рассчитайте среднюю скорость ее движения.

Говорят, что...
 Об известном американском физике Роберте Вуде рассказывают такую историю. Автомобиль Вуда проехал перекресток на красный свет и был остановлен полицейским. Ученый объяснил свою ошибку эффектом Доплера: для движущегося наблюдателя частота света источника меняется, и сигнал светофора показался ему зеленым. Говорят, что полицейский оказался не профаном. Он слышал, что заметное изменение частоты могло произойти при скорости автомобиля, близкой к скорости света. Поэтому он не стал спорить с ученым, а просто оштрафовал его за превышение скорости.

Интересно знать...
 Из всех рыб, обитающих в пресных и соленых водах, меч-рыба является рекордсменом и развивает скорость около 100 км/ч. Рыба достигает 4 м в длину. Ее верхняя челюсть имеет вид заостренного меча. Этот меч занимает почти половину длины туловища рыбы. Ученые выдвигают гипотезу: в момент, когда рыба делает рывок вперед, нос-меч действует, как торпеда в воде. Он разрезает воду и заметно снижает силу трения. Гипотеза выглядит довольно убедительно, ведь скорость движения меч-рыбы лишь в 10 раз меньше, чем скорость движения пули в воде. Однако эксперимент не подтвердил подобное предположение, то есть наличием одного меча нельзя объяснить удивительную скорость меч-рыбы.
 Интересный мировой рекорд установил в Баварии Алоис Линдингер. Он залез на вертикально установленный 20-метровый столб за 17,57 секунды. Самое забавное, что почти такое же время нужно олимпийскому бегуну, чтобы пробежать дистанцию в 200 метров. Вот и посчитайте теперь,
 во сколько раз бегун быстрее, чем ползун.

 В Великобритании бега улиток проводятся на главной площади одного небольшого города. На круге диаметром 33 см (чуть больше 1 фута) улитки движутся от центра к краю. В соревнованиях участвуют более 1000 улиток, которых хозяева доставляют в капустных листьях. Рекорд принадлежит улитке но имени Арчи, которая в 1995 году пришла к финишу за 2 минуты 20 секунд.

Анекдот в тему
 Судно потерпело крушение. Пассажиры спасаются, кто как может. Один из пассажиров, изрядно утомленный вынужденным заплывом, замечает, что рядом с ним плывет матрос этого судна:
 − Послушайте, а далеко ли до земли?
 − Две мили.
 Пассажира это радует и он уточняет:
 − Простите, а в какую сторону?
 − Вниз!

Смотрите еще