Способы нахождения средней скорости в физике

Рекорды скорости на велосипеде

Наивысшая скорость, официально зарегистрированная для любого транспортного средства, которое приводится в движение мускульной силой человека, на ровной поверхности, при штилевом ветре на сегодня составляет 144,18 км/ч. Рекорд установлен в 2016 году Тоддом Райхертом на Eta Speedbike – обтекаемом лежачем велосипеде.

Другие рекорды

296 км/ч в 2018 году показала американка Денис Мюллер-Коренек на дне высохшего солёного озера Бонневиль. Его ровная соляная поверхность уменьшает трение. Кастомный байк Мюллер-Коренек был прикреплён к драгстеру, который разогнал его до скорости свыше 160 км/ч. После этого тросы были откреплены, и велогонщица в течение пяти километров разгонялась самостоятельно.

227,72 км/ч – до такой цифры разогнался в 2017 году Эрик Бароне. Сделано это было на снежном спуске на специальном велосипеде.

Часовой рекорд на велосипеде, отвечающем требованиям Международного союза велосипедистов (UCI), в 2019 году на велотреке установил Виктор Кампенартс из Бельгии – 55,089 км за час. У женщин рекорд с 2018 года принадлежит итальянке Виттории Бусси – 48,007 км.

За 24 часа по шоссе больше всех проехал Ральф Дизевискорт – 915,39 км (38,2 км/ч) в Виандене, Люксембург, 11 июля 2020 года. У женщин рекордсменка Мария Паркер за сутки преодолела 755,101 км (31,5 км/ч).

На велодроме в Швейцарии Кристоф Штрассер в 2017 году за сутки проехал 941,872 км (39,3 км/ч).

Для чего это нужно

Такие расчеты полезны всем. Мы все время планируем свой день и перемещения. Имея дачу за городом, есть смысл узнать среднюю путевую скорость при поездках туда.

Это упростит планирование проведения выходных. Научившись находить эту величину, мы сможем быть более пунктуальными, перестанем опаздывать.

Вернемся к примеру, предложенному в самом начале, когда часть пути автомобиль проехал с одной скоростью, а другую — с иной. Такой вид задач очень часто используется в школьной программе. Поэтому, когда ваш ребенок попросит вас помочь ему с решением подобного вопроса, вам будет просто это сделать.

Сложив длины участков пути, вы получите общее расстояние. Поделив же их значения на указанные в исходных данных скорости, можно определить время, потраченное на каждый из участков. Сложив их, получим время, потраченное на весь путь.

Часто водителю необходимо отыскать такой важный показатель, как средняя скорость автомобиля после той или иной поездки. Иногда эта цифра будет важным фактом для водителя транспорта компании, а в иных случаях – просто интересное число для владельца транспортного средства. В любом случае, расчет средней скорости важен для многих водителей. В современных автомобилях, оснащенных эффективными компьютерными системами управления, достаточно просто выбрать нужный режим отображения информации на экране компьютера, чтобы узнать среднюю скорость за определенный промежуток времени или пробег.

Для вычисления средней скорости поездки на современной машине достаточно подготовиться заранее, сбросив показатели суточного пробега на нуль, а также обнулив средние данные расхода и скорости. После этого вы сможете не засекать никакого времени, а также не продумывать формулы по расчету средней скорости поездки. Тем не менее, такой вариант не всегда подходит, да и не все автомобили оснащены хорошим бортовым компьютером. Потому следует разобраться с тем, как определять среднюю скорость и прочие параметры.

Некоторые скорости

Космические скорости

Анализ первой и второй космической скорости по Исааку Ньютону. Снаряды A и B падают на Землю. Снаряд C выходит на круговую орбиту, D — на эллиптическую. Снаряд E улетает в открытый космос

Небесная механика изучает поведение тел Солнечной системы и других небесных тел. Движение искусственных космических тел изучается в астродинамике. При этом рассматривается несколько вариантов движения тел, для каждого из которых необходимо придание определённой скорости. Для вывода спутника на круговую орбиту ему необходимо придать первую космическую скорость (например, искусственный спутник Земли); преодолеть гравитационное притяжение позволит вторая космическая скорость (например, объект запущенный с Земли, вышедший за её орбиту, но находящийся в Солнечной системе); третья космическая скорость нужна чтобы покинуть звёздную систему, преодолев притяжение звезды (например, объект запущенный с Земли, вышедший за её орбиту и за пределы Солнечной системы); четвёртая космическая скорость позволит покинуть галактику.

В небесной механике под орбитальной скоростью понимают скорость вращения тела вокруг барицентра системы.

Скорость звука

Скорость звука — скорость распространения упругих волн в среде, определяется упругостью и плотностью среды. Скорость звука не является постоянной величиной и зависит от температуры (в газах), от направления распространения волны (в монокристаллах). При заданных внешних условиях обычно не зависит от частоты волны и её амплитуды. В тех случаях, когда это не выполняется и скорость звука зависит от частоты, говорят о дисперсии звука. Впервые измерена Уильямом Дерхамом. Как правило, в газах скорость звука меньше, чем в жидкостях, а в жидкостях скорость звука меньше, чем в твёрдых телах, поэтому при сжижении газа скорость звука возрастает.

Отношение скорости течения в данной точке газового потока к местной скорости распространения звука в движущейся среде называется числом Маха по имени австрийского учёного Эрнста Маха. Упрощённо, скорость, соответствующая 1 Маху при давлении в 1 атм (у земли на уровне моря), будет равна скорости звука в воздухе. Движение аппаратов со скоростью, сравнимой со скоростью звука, сопровождается рядом явлений, которые называются звуковой барьер. Скорости от 1,2 до 5 Махов называются сверхзвуковыми, скорости выше 5 Махов — гиперзвуковыми.

Скорость света

Время распространения светового луча в масштабной модели Земля-Луна. Для преодоления расстояния от поверхности Земли до поверхности Луны свету требуется 1,255 секунды.

Скорость света в вакууме — абсолютная величина скорости распространения электромагнитных волн в вакууме. Традиционно обозначается латинской буквой «c» (произносится как ). Скорость света в вакууме — фундаментальная постоянная, не зависящая от выбора инерциальной системы отсчёта (ИСО). Она относится к фундаментальным физическим постоянным, которые характеризуют не просто отдельные тела или поля, а свойства пространства-времени в целом. По современным представлениям, скорость света в вакууме — предельная скорость движения частиц и распространения взаимодействий.

Наиболее точное измерение скорости света 299 792 458 ± 1,2 м/с на основе эталонного метра было проведено в 1975 году.

Скорость гравитации

Скорость гравитации — скорость распространения гравитационных воздействий, возмущений и волн. До сих пор остаётся не определённой экспериментально, но согласно общей теории относительности должна совпадать со скоростью света.

В чём польза ходьбы для организма человека

«Движение – это жизнь», — фраза, давно ставшая крылатой. Ходить пешком полезно. В зависимости от того, какая средняя скорость человека при ходьбе, на его организм может осуществляться разное влияние. Нам известно о благотворном, оздоровительном действии. В некоторых случаях ходьба может быть противопоказана тяжелобольным людям. Но это случается очень редко, можно сказать, в исключительных ситуациях. Чаще всё происходит абсолютно наоборот: умеренная физическая нагрузка на организм в виде ходьбы прописывается как форма реабилитации, даже на начальных стадиях выздоровления.

Польза ходьбы больше всего ощутима для людей малоподвижных, имеющих сидячую работу, тех, кто страдает от избыточного веса или имеет крайне низкий уровень физической подготовки.

Факторы, влияющие на скорость езды на велосипеде

Существует множество причин, по которым среднюю скорость нельзя использовать в качестве надёжного средства сравнения. Познакомимся с ними поближе.

Рельеф

Если вы живёте в равнинной местности, где холмов мало и они далеко друг от друга, скорость вашей поездки нельзя сравнить со скоростью человека, который катается по холмам или в горах, ваши заезды будут быстрее. Поэтому услышать от кого-то, что он катался со скоростью 32 км/ч, мало что значит, пока вы не знаете, где конкретно человек катался.

Климатические условия

Ветер, даже слабый, очень влияет на скорость езды на велосипеде. А некоторые регионы подвержены сильным ветрам значительную часть года. Точно таким же лимитирующим фактором может быть температура.

Так, очень высокая и очень низкая температура снижает среднюю скорость.

Оборудование

На асфальте вы будете быстрее на шоссейном велосипеде, чем на горном, и быстрее на дорогом и лёгком шоссейнике, чем на самом простом и тяжёлом «шоссере». Конечно, профессионал и на простом байке уедет от среднего любителя, катающегося на велосипеде для гонок с раздельного старта, но он будет медленнее самого себя на гоночном велосипеде.

Расстояние

Средняя скорость зависит от пройденного расстояния. Поездки продолжительностью менее часа обычно имеют немного более низкое среднее значение, потому что первая часть поездки проходит медленнее, пока ваши мышцы разогреваются. Поездки продолжительностью от одного до двух часов обычно имеют максимальную общую скорость.

Скачайте тренировочные планы к марафону и полумарафону и начните подготовку уже сегодня! -30% по промокоду PLAN2020 весь декабрь!

Для более длительных поездок средний показатель скорости с большей долей вероятности снижается из-за копящейся усталости велосипедиста. Кроме того, все мы обычно стараемся равномерно разложиться по дистанции и не едем 100 км так же, как ехали бы 40 км.

Возраст велосипедиста

Возраст велосипедиста важен, но не настолько, как опыт катания. Почти любой регулярно тренирующийся и давно катающийся ветеран будет быстрее юноши, который познакомился с велосипедом только неделю назад.

Тем не менее с годами в ногах у человека накапливается всё больше «медленно сокращающихся» мышечных волокон. Сердце и лёгкие часто бывают сильными и работоспособными, но вот мышцы сдаются возрасту. Старшие гонщики обычно менее сильны в спринтах или рывках по коротким холмам, но хороши в поддержании постоянной скорости на длинных дистанциях.

Групповая поездка

Групповая езда на велосипеде при правильном применении даёт много преимуществ для достижения высокой средней скорости. В цифрах это около 20-30%. Гонщики Тур де Франс показывают среднюю скорость 40 км/ч на дистанции около 200 км, но это во многом связано с большими размерами пелотона.

Формула скорости, примеры нахождения, формулы перевода из других систем исчисления

Существуют варианты формул для перевода из других систем исчисления.

Формула перевода скорости из километров в час в метры в секунду:

ϑмc=ϑкмч ×10003600

Обратная формула перевода скорости из метров в секунду в километры в час выглядит практически также:

ϑкмч=ϑмс ×36001000

Перевод миль в час в километры в час:

ϑкмч=ϑмлс ×1,609

Примеры нахождения скорости:

автомобиль проехал 100 километров за 3 часа. Определите скорость автомобиля;

Вычислим скорость с помощью формулы: ϑ=Stϑ=1003 = 33,3

Ответ: скорость автомобиля равна 33,3 км/ч.

турист прошел 10 километров со скоростью 5 км/ч и проехал на велосипеде 60 километров со скоростью 20 км/ч. Определите среднюю скорость передвижения туриста.

Вычислим среднюю скорость с помощью формулы: ϑср=∑ S∑ t

Но для начала рассчитаем время на каждом участке пути:

t1 = S1ϑ1 = 105=2

t2 = S2ϑ2 = 6020=3

ϑср=∑ S∑ t=10+602+3=705=14 кмч

Ответ: средняя скорость передвижения туриста равна 14 км/ч

Угловая скорость

Проявляется этот вид при вращении тела вокруг оси. Траектория представляет собой круговое движение. Основным параметром, учитывающимся при его нахождении, является угол поворота (f). Все элементарные угловые движения являются векторами. Обычный поворот равен углу вращения тела df за небольшой отрезок времени dt в противоположную сторону от хода часовой стрелки.

В математике формулу для нахождения углового параметра записывают как w = df/dt. Угловая скорость — аксиальная величина, располагающаяся вдоль мгновенной оси и совпадающая с поступательным вращением правого винта. Равномерное вращение, то есть движение, при котором происходит поворот на один и тот же угол, называют равномерным. Модуль угловой скорости определяют по формуле: w = f/t, где f — угол поворота, t — время, в течение которого происходило вращение. Учитывая, что Δf = 2p, формулу можно переписать до вида: w = 2p/T, то есть с использованием периода.

Существует связь между угловой скоростью и числом оборотов: w = 2*p*v. Это понятие используется для решения заданий при описании неравномерного вращения. Есть также выражение, связывающее линейную скорость с угловой: v = , где R — компонента, проведённая перпендикулярно к радиус-вектору. В качестве единицы измерения параметра используется радиан, делённый на секунду (рад/с).

Например, необходимо определить угловую скорость вариатора в тот момент, когда подвешенная масса пройдёт расстояние, равное 10 метрам. Радиус плеча составляет 40 сантиметров. В начальный момент подвес находится в состоянии покоя, а затем начинает опускаться с ускорением A = 0,04 м/с2.

Среднее значение

В кинематике для нахождения характеристики используется усреднённый параметр. Используют его при изучении движения материальной точки или любого физического тела. Для определения средней скорости используют две величины: скалярную и векторную. Первой обозначают путевое движение, а второй — перемещение.

Путевая скорость определяется как отношение расстояния пройденного тела ко времени, затраченному на его прохождение: V = Σs / Σt.

По сути, среднее значение находится как среднеарифметическое от всех скоростей, если рассматриваемая точка передвигалась одинаковые отрезки времени. В ином же случае найденная величина будет взвешенной среднеарифметической величиной.

Математически формулу средней скорости записывают так: V (t + Δ t) = Δ s/ Δ t = (s (t + Δ t) — s (t)) / Δ t. Учитывая, что Δs зависит от длины пути, которую преодолела точка за время Δt, верной будет запись: Δ s = s (t + Δt) — s (t). Если же затраченное время стремится к нулю, получится формула, совпадающая с выражением для нахождения мгновенной скорости.

Вектор материальной точки находится из отношения положения тела к отрезку времени: V (t + Δt) = Δr / Δt = (r (t + Δt) — r (t)) / Δt, где r — радиус-вектор. Когда тело выполняет равномерно-прямолинейное перемещение, то справедливым будет равенство: {V} = V.

Например, мяч первую половину пути длиной 100 метров катился с одной скоростью в течение двадцати секунд, а вторую с другой и одну минуту. Необходимо вычислить среднюю скорость. Согласно формулам, интервал движения на первом участке пути будет равен: t1 = s/2*V1, а на втором t2 = s/2*V2. Решением задачи будет: Vср = s/(t1+t2) = s/(s/2*v1 + s/2*v2) = 2*V1*V2/(V1+V2) = 100/(20 +60) = 1,25 м/с.

Разновидности, в каких единицах измеряется в системе СИ

Скорость имеет несколько разновидностей:

• отрицательная скорость. Скорость может быть отрицательной, если тело движется в противоположном направлении оси координат в выбранной системе отсчета;
• скорость равномерного движения. Это движения с постоянной по модулю скорости;
• скорость неравномерного движения. Такое движение характеризует средняя скорость;
• мгновенная скорость. Это скорость движения в определенный момент времени или скорость, считающаяся постоянной в течение очень короткого периода времени.

Единицей измерения скорости в Международной системе единиц (СИ) правильно считать метры в секунду (м/с). Но также скорость измеряют в таких единицах измерения, как:

• километры в час;
• миль в час;
• узлы (морские мили в час);
• футов в секунду;
• число маха (скорость, деленная на скорость звука);
• в натуральных единицах (скорость, деленная на скорость света (зависит от условий), например, в вакууме).

Какая ходьба полезна?

В эпоху гиподинамии и сидения за компьютерами любая ходьба будет полезной в противовес бездействию. Всемирная Организация здравоохранения рекомендует современному человеку проходить хотя бы 10 тысяч шагов в сутки. По факту, чтобы улучшить свои физические показатели, человеку достаточно будет даже 5 тысяч шагов в день, а это около 15-20 минут быстрой ходьбы. Для некоторых людей, обитающих в офисах и добирающихся на транспорте к любому пункту назначения, это кажется немыслимым. Привычка мало двигаться укоренилась и стала образом жизни. Вот почему для начала необходимо ментально настроиться на введение в распорядок дня новой привычки, это создаст мотивацию. Если человек не может немедленно приступить к интенсивной энергичной ходьбе или обзавестись специальными палочками для скандинавского метода, это не повод не ходить. Начинать надо с небольших нагрузок, увеличивая их по мере роста выносливости и силы.

Ключевые принципы оздоровительной ходьбы:

• регулярная и методичная;
• с постепенным увеличением нагрузки;
• быстрая и достаточно энергичная (не прогулочным шагом);
• учитывающая физическую форму и состояние здоровья тренирующегося.

Возможности неподготовленного велосипедиста

Представленные выше рекорды могут вдохновить даже человека, не имеющего никакого отношения к велосипедному спорту. Что уж тут говорить о ребятах, которые не представляют и дня в своей жизни без двухколесного друга? Так какова средняя скорость неподготовленного велосипедиста на обычных дорогах?

Прибор для измерения скорости велосипеда придумали относительно недавно. Буквально 20–25 лет назад на байки устанавливали тяжелые спидометры, которые выдавали результат с большими погрешностями. Современным велосипедистам доступны компактные и точные велокомпьютеры, которые позволяют получить не только информацию о средней скорости велосипеда, но и данные о пройденном расстоянии и времени, проведенном в пути, и т.д.

На что может рассчитывать обычный велосипедист, который не готовится к участию в соревнованиях? Как показывает практика, среднестатистический райдер на горном велосипеде в пределах своих возможностей может держать скорость 18–20 км/ч по шоссе, таким образом, проезжая 10 км за полчаса. По гладкому асфальту с теми же условиями велосипедист может двигаться со скоростью 20–25 км/ч, проезжая то же расстояние уже за 25 минут.

Это важно! Среднестатистическим велосипедистом можно назвать человека, который катается примерно 20–50 часов в месяц. На небольших расстояниях развить скорость около 17 км/ч может практически каждый велолюбитель

А вот более опытный пилот, проезжающий больше тысячи км за год, пройдет это расстояние в два раза быстрее. Как ни крути, но регулярные тренировки развивают мускулатуру и дыхательную систему, повышают выносливость организма и, соответственно, приводят к заметному результату. Опытные велосипедисты без труда удерживают среднюю скорость около 30 км/ч на дистанции 100 км по шоссе

На небольших расстояниях развить скорость около 17 км/ч может практически каждый велолюбитель. А вот более опытный пилот, проезжающий больше тысячи км за год, пройдет это расстояние в два раза быстрее. Как ни крути, но регулярные тренировки развивают мускулатуру и дыхательную систему, повышают выносливость организма и, соответственно, приводят к заметному результату. Опытные велосипедисты без труда удерживают среднюю скорость около 30 км/ч на дистанции 100 км по шоссе.

Разумеется, скорость 30 км/ч возможна при наличии определенных условий. Как минимум, физическая подготовка велосипедиста и подходящая трасса. А что насчет катания по каменным джунглям? В городе райдер останавливается на перекрестках, притормаживает перед препятствиями и поворотами, пропускает пешеходов, объезжает автомобили и т.д. Поэтому средняя скорость велосипедиста в городе составляет всего 10 км/ч.

Как вы уже поняли, скорость в некоторой степени зависит от типа велосипеда. Есть и другие факторы, оказывающие непосредственное влияние на разгон велосипедиста.

Какой бывает скорость ходьбы

Определить, какая средняя скорость человека при ходьбе, не так просто, как кажется. На величину этого показателя влияет множество факторов. В зависимости от темпа ходьбы, выделяют четыре её разновидности:

1. Медленная ходьба – 2-2,5 км/ч. С этой скоростью рекомендовано передвигаться людям в преклонном возрасте, а также находящимся на реабилитации после травм и инсультов. С такой скоростью могут идти здоровые люди, просто прогуливаясь. Если рассматривать ходьбу как форму физической нагрузки, то на организм взрослого, здорового человека передвижение с такой скоростью не окажет никакого влияния.

2. Среднескоростная ходьба – 3-4 км/ч. На организм людей с пороками сердца и ослабленной сердечно-сосудистой системой такой темп ходьбы будет иметь благоприятное воздействие, а для здоровых – оказывать минимальный стимулирующий эффект.

Возможности неподготовленного велосипедиста

Труднодостижимые рекорды вдохновляют любого спортсмена, а обычному человеку, иногда выбирающемуся на велосипедные прогулки, намного интереснее узнать: с какой скоростью можно двигаться по обычным дорогам, не принимая участие в соревнованиях.

Для измерения скорости на велосипед, не так давно – пятнадцать-двадцать лет назад устанавливали большие, тяжелые и ненадежные механические спидометры. Сегодня каждый может позволить себе купить миниатюрный электронный велокомпьютер, который кроме текущей скорости и общего пробега отображает среднюю скорость движения, максимальную скорость, длину маршрута, темп в минуту, расход калорий, время в пути, и другу полезную информацию в более дорогих моделях.

На небольших расстояниях около 10 км развивать среднюю скорость 18 км/ч может каждый, включительно и подростки от 12-14 лет. Более опытный велосипедист, проезжающий не одну тысячу километров в год, аналогичную дистанцию проедет в два раза быстрее. У него выше физическая сила, лучше техника езды и, как правило, более качественный велосипед. Такие люди благодаря натренированной выносливости могут удерживать скорость около 30 км/ч, на дистанции 100 км по шоссе. На такие расстояния средний велосипедист крайне редко выезжает, или не ездит вовсе.

В городских условиях необходимо: объезжать остановившиеся автомобили и общественный транспорт, останавливаться на перекрестках и переездах, притормаживать до входа в повороты и перед пешеходами, поэтому средняя скорость велосипедиста в городе всегда ниже, чем на шоссе, приблизительно на 5-10 км/ч.

Несмотря на то, что на шоссейном велосипеде можно ездить быстрее по асфальту, чем на горном, его нельзя рекомендовать для поездок по городу. Байкер сидит низко на шоссейнике и имеет плохую обзорность, а остановится аварийно на таком велосипеде без заноса не получиться. Горный велосипед, хотя и медленнее шоссейного при движении по твердому покрытию, но более предпочтителен для езды по городу. На маунтингбайке очень легко маневрировать благодаря широкому рулю, а отличное сцепление широких шин с асфальтом позволит мгновенно застыть на месте.

При езде по пересеченной местности, даже на горном велосипеде, невозможно развить максимальную скорость 30 км/ч. Поскольку вне асфальта на пути часто встречаются ямы, бугры, песок, при проезде которых скорость значительно будет снижаться. При езде на маунтигбайке по лесной дороге средняя скорость обычно составляет 15 км/ч.

С другой стороны, шоссейный велосипед, имея малую толщину покрышек и большее распределение веса на переднее колесо, фактически не годится для катания по лесу. Средняя скорость движения шоссейного велосипеда при езде по песку, опавшим листьям, снегу составит 5-8 км/ч. При попытке преодолеть глубокий песок или снег на шоссейнике, переднее колесо занесет в сторону, или оно упрется в продавленный песок, и наездник, возможно, катапультируется через руль. Кроме того, при езде на велосипеде без амортизаторов по гравийной или прокатанной гусеничным транспортом дороге, очень быстро накапливается усталость, из-за ударов на руки и позвоночник.

6 Sep 1996: Chris Boardman of Great Britain breaks the world hour record by cycling 56.3759 km in an hour at the Manchester Velodrome in Manchester, England. Mandatory Credit: Gary M. Prior/Allsport

Для примера приведем нормы получения разрядов велоспорт-шоссе в дисциплине «индивидуальная гонка на время» (РОССИЯ):

Звание/разряд	Дистанция (км)	Время (минут)	Средняя скорость (км/ч)
МСМК мужчины	50	64	46,88
МСМК женщины	25	35,5	42,25
МС мужчины	25	33	45,46
МС женщины	25	37,5	40
КМС мужчины	25	35,5	42,25
КМС женщины	25	40	37,5

Факторы, влияющие на скорость движения

Уровень подготовки велосипедиста

Скорость движения больше всего зависит от физической силы и выносливости наездника. Опыт ездока больше влияет на скорость езды, чем выбор типа велосипеда. При движении по шоссе опытный велосипедист на горном велосипеде сможет удержать на хвосте начинающих гонщиков на шоссейных велосипедах, сохраняя более высокую скорость даже при подъёмах в гору.

Сопротивление встречного воздуха

На скоростях 25-27 км/ч существенно тормозит движение велосипеда сопротивление воздуха. Если дует встречный ветер, то становится трудно двигаться уже на скорости 10-15 км/ч. На горном велосипеде с широким и высоко установленным рулём, а особенно, с низко опущенным седлом, намного тяжелее крутить педали на скорости 30 км/ч, чем на шоссейном велосипеде. У шоссейника имеется особенная деталь – узкий руль с нижним захватом (бараньи рога). При ощутимом сопротивлении встречного ветра наездник шоссейного велосипеда может пригнуться к рулю, захватив руль за нижнюю часть дуги, таким образом, значительно снизив нагрузку.

Полностью избавиться от давления встречного воздуха можно только заехав в воздушный мешок, под защитой впереди идущего автобуса или грузового автомобиля. Но пристраиваться сзади за автобус или грузовой автомобиль очень опасно, так как они могут резко затормозить или повернуть при объезде ямы.

Сопротивление качению

Особенно ощущается это противодействие в начале движения. На разгон с места из-за него уходит больше энергии, как у велосипедиста, так и у двигателя автомобиля. После начала движения сопротивление качению меньше сказывается на величине усилия, необходимого для разгона. С увеличением скорости движения это противодействие постепенно уменьшается.

Увеличение трения между шиной и дорогой в первую очередь повышает величину сопротивления качению. Узкую шину, которая продавила мягкий грунт тяжело оторвать от земли. Шина с широко расставленным протектором чрезмерно притирается к твердому асфальтному покрытию, к тому же при этом быстро стирается. Поэтому выбирать покрышки по ширине, площади и глубине протектора следует с учётом того, по каким дорогам вы будете ездить на велосипеде.

Большой вес велосипеда сильно повышает величину сопротивления качению. Разогнать и толкать в гору тяжелый горный велосипед всегда сложнее, чем более легкий шоссейный.

Увеличение диаметра колеса уменьшает величину сопротивления качению. Велосипед для взрослых значительно дольше двигается накатом по прямой, чем детский. Кроме того большое колесо легче преодолевает неровности дороги, перекатываясь через маленькие ямки.

Трение в передаточных механизмах

Скорость велосипеда наверняка снизит не смазанная или грязная цепь, а также изношенные втулки и каретка. Если вы стремитесь достичь большой скорости, тогда вам необходимо купить дорогие втулки и механизм каретки, и в дальнейшем следить за состоянием их смазки.

Амортизаторы на велосипеде, особенно слишком мягкие, снижают скорость по ровному асфальту. Но они оказываются незаменимыми при преодолении участков дорог с мелкими неровностями. Амортизированная вилка при движении по городу оказывается не заменимой, тогда как от заднего подвеса можно и отказаться.

Вообще то, сильно придерживаться приведенных выше средних скоростей не стоит, тем более максимальных. Вы должны кататься на велосипеде с удобной для вас скоростью, получая удовольствие от поездки.

Мгновенная скорость точки. Формулы

Мгновенная скорость характеризует движение в определенный момент времени. Выражение «скорость тела в данный момент времени» считается не корректным, но применимым при математических расчетах.

Определение 3

Мгновенной скоростью называют предел, к которому стремится средняя скорость υ при стремлении промежутка времени ∆t к :

υ=lim∆t∆r∆t=drdt=r˙.

Направление вектора υ идет по касательной к криволинейной траектории, потому как бесконечно малое перемещение dr совпадает с бесконечно малым элементом траектории ds.

Рисунок 2. Вектор мгновенной скорости υ

Имеющееся выражение υ=lim∆t∆r∆t=drdt=r˙ в декартовых координатах идентично ниже предложенным уравнениям:

υx=dxdt=x˙υy=dydt=y˙υz=dzdt=z˙.

Нужна помощь преподавателя?
Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание

Определение и формула средней скорости

Определение

Средней путевой скоростью материальной точки на отрезке времени
$\Delta t$называется скалярная физическая величина, равная отношению
длины пути, пройденного точкой к промежутку времени, в течение которого данный путь пройден. Среднюю скорость обозначают:

$$\langle v\rangle, \bar{v}, v_{s r}$$

Математически определение средней скорости можно записать в следующем виде:

где $\Delta s=s(t+\Delta t)-s(t)$ — длина пути, которую прошла точка за время
$\Delta t$.

Если перейти к пределу при $\Delta t \rightarrow 0$ , получим:

средняя путевая скорость в пределе совпадает с величиной (модулем) мгновенной скорости точки в момент времени t.

При равномерном движении:

Итоги урока

На данном уроке мы приступили к изучению неравномерного движения, то есть движения с изменяющейся скоростью. Характеристиками неравномерного движения являются средняя и мгновенная скорости. Понятие о средней скорости основано на мысленной замене неравномерного движения равномерным. Иногда понятие средней скорости (как мы увидели) является очень удобным, но для решения главной задачи механики оно не подходит. Поэтому вводится понятие мгновенной скорости.

1. Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский. Физика 10. – М.: Просвещение, 2008.
2. А.П. Рымкевич. Физика. Задачник 10–11. – М.: Дрофа, 2006.
3. О.Я. Савченко. Задачи по физике. – М.: Наука, 1988.
4. А.В. Перышкин, В.В. Крауклис. Курс физики. Т. 1. – М.: Гос. уч.-пед. изд. мин. просвещения РСФСР, 1957.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-портал «School-collection.edu.ru» (Источник).
2. Интернет-портал «School-collection.edu.ru» (Источник).
3. Интернет-портал «Virtulab.net» (Источник).

1. Вопросы (1–3, 5) в конце параграфа 9 (стр. 24); Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский. Физика 10 (см. список рекомендованной литературы)
2. Можно ли, зная среднюю скорость за определенный промежуток времени, найти перемещение, совершенное телом за любую часть этого промежутка?
3. Чем отличается мгновенная скорость при равномерном прямолинейном движении от мгновенной скорости при неравномерном движении?
4. Во время езды на автомобиле через каждую минуту снимались показания спидометра. Можно ли по этим данным определить среднюю скорость движения автомобиля?
5. Первую треть трассы велосипедист ехал со скоростью 12 км в час, вторую треть – со скоростью 16 км в час, а последнюю треть – со скоростью 24 км в час. Найдите среднюю скорость велосипеда на протяжении всего пути. Ответ дайте в км/час

Если вы нашли ошибку или неработающую ссылку, пожалуйста, сообщите нам – сделайте свой вклад в развитие проекта.

В физике существует два понятия средней скорости. Одно — средняя путевая скорость. Второе — средняя скорость по перемещению. В чем же их сходство и различие?

Вообще понятие средней скорости вводится, когда движение тела является неравномерным, т. е. за равные промежутки времени тело двигается с разной скоростью. Например, за первую секунду тело двигалось со скоростью 10 км/ч, а за вторую — со скоростью 6 км/ч. Тогда средняя скорость тела за 2 секунды по-идее должна быть равна 8 км/ч, т. к. (10 + 6) / 2 = 8.

Однако, как известно, скорость можно вычислять по формуле 1) v = s/t или 2) v = Δx/t.

В первом случае s — это прошедший телом путь, или расстояние. Данная величина не может быть отрицательной, она не является вектором. И в таком случае v_ср будет скалярной величиной. Например, тело в течение одного часа двигалось из точки A в точку B по прямой линии 10 км, затем развернулось назад и за следующий час проехало еще 14 км, оказавшись в точке C на той же прямой линии. В данном случае средняя путевая скорость будет равна 12 км/ч, так как (14 км + 10 км) / 2 ч = 12 км/ч. Общее расстояние, покрытое движущимся телом, будет равно 24 км. Можно сказать, что в случае средней путевой скорости направление движения тела нас не интересует вообще. Нас интересуют лишь покрытые телом расстояния.

Во втором случае Δx (Δx = x₂ – x₁) — это разница между конечной и начальной координатами тела. Эта величина может быть как положительной, так и отрицательной (если конечная координата x₂ меньше начальной x₁). Таким образом, Δx является векторной величиной, а следовательно и скорость по перемещению будет векторной величиной. В примере, рассмотренном выше, Δx будет равно -4 км (0 + 10 – 14). Тогда v_ср = -4 км / 2 ч = -2 км/ч. Из этого примера видно, насколько сильно может отличаться средняя путевая скорость от средней скорости по перемещению.

Однако часто при прямолинейном движении модули обеих средних скоростей совпадают. Если бы тело из примера двигалось только до точки B, то средние скорости как путевая, так и по перемещению были бы равны 10 км/ч.

Итак, что такое средняя путевая скорость? Это физическая величина, равная отношению к длительности промежутка времени, за который тело прошло этот путь.

Средняя скорость по перемещению — это физическая величина, равная отношению , совершенного телом, к длительности промежутка времени, за которое перемещение было совершено.