Co to znaczy, że się poruszamy?
Czy można jednocześnie stać w miejscu i się poruszać? Owszem, można. Brzmi to dziwnie, ale to, czy jesteś w ruchu, czy pozostajesz w spoczynku, zależy od punktu widzenia. Jeśli jedziesz pociągiem, przemieszczasz się, czy nie? Przecież siedzisz w wagonie prawie nieruchomo, a jednak krajobraz za oknem się zmienia.
czym jest i do czego służy znajdująca się na mapie skala.
Wyjaśnisz, na czym polega ruch.
Obliczysz prędkość, z jaką porusza się dany obiekt.
Opiszesz cechy ruchu względnego.
1. Co to jest ruch?
Gdy jedziemy autobusem i widzimy, jak zmienia się krajobraz za oknem, to myślimy, że się poruszamy. RucruchhRucruchh jest jednak względny, ponieważ ciało może być w ruchu jednostajnym względem jednego ciała (np. rosnących wzdłuż drogi drzew), w ruchu zmiennym względem drugiego ciała (np. innych pojazdów poruszających się na drodze) i jednocześnie w spoczynku względem trzeciego ciała (np. innej osoby siedzącej w autobusie). Ruch polega więc na zmianie położenia ciała względem układu odniesieniaukładu odniesienia zachodzącej z upływem czasu.
Jeśli chcemy opisać nasz ruch, musimy określić prędkośćprędkość (v), czyli podzielić drogędrogę (odległość) przez czas. Droga (s) to długość toru ruchu. Natomiast tor ruchu to linia, po której ciało się porusza. Podstawową jednostką miary w układzie SIukładzie SI drogi jest metr. Na co dzień używa się też wielokrotności metra (kilometr) lub jego części (centymetr, milimetr). Taki system pomiaru odległości nazywamy metrycznym.
Drogę przebywa się w określonym czasie (t). Czas to iloraz drogi przez prędkość.
W niektórych krajach istnieją inne niż system metryczny sposoby pomiaru odległości. Na przykład w Stanach Zjednoczonych używa się mili lądowej (jest to 1605 m), stopy (30,5 cm) i cala (2,54 cm).
Spróbuj podać wzrost 1,64 m w stopach i calach. Czy są to wygodne w użyciu jednostki miary? Uzasadnij swoje stanowisko.
2. Poruszamy się czy nie?
Odpowiedz, czy siedząc w jadącym autobusie poruszasz się, czy nie. Uzasadnij swoje zdanie.
Czasami nie jesteśmy pewni, czy poruszamy się, czy też jesteśmy w spoczynku. W szczególności doznajemy takiego odczucia, gdy siedzimy w pociągu na stacji i za oknem widzimy drugi pociąg. W takiej sytuacji zastanawiamy się, czy pociąg za oknem ruszył, czy to my ruszyliśmy. Brakuje nam układu odniesienia, dzięki któremu moglibyśmy stwierdzić, co tak naprawdę jest w ruchu. Jest to względność ruchuwzględność ruchu.
Wyobraźmy sobie, że jedziemy windą. Winda przemieszcza się, ale my stoimy nieruchomo w jej wnętrzu. Czy w tym momencie się poruszamy, czy pozostajemy w stanie spoczynku? Aby odpowiedzieć na to pytanie, musimy ustalić układ odniesienia.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/ROau0wIWOmSqc
Film prezentuje, na czym polega względność ruchu.
Inny przykład to satelity telekomunikacyjne. Anteny satelitarne służące do odbioru sygnału ustawione są w stałym położeniu, gdyż satelita znajduje się cały czas w tym samym miejscu na niebie. Czy to oznacza, że satelita się nie porusza? Odpowiedź brzmi: To zależy od wyboru układu odniesienia.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/RMzwwvKYljnzC
Film prezentuje, na czym polega względność ruchu.
Teraz będziesz już umieć odpowiedzieć na pytanie, czy siedząc w jadącym pociągu, poruszasz się, czy nie. Względem peronu oczywiście poruszasz się, ale względem pociągu pozostajesz w stanie spoczynku.
3. Jak zmierzyć prędkość?
Jeśli znamy przebytą przez nas drogę i czas, w jakim ją pokonaliśmy, to możemy obliczyć prędkośćprędkość naszego ruchu. Wystarczy, że przebytą drogę podzielimy przez czas jej pokonania. Prędkość informuje nas, jaką drogę przebyło ciało w jednostce czasu.
Jednostką prędkości jest metr na sekundę (m/s) np. podczas biegu. W życiu codziennym częściej jednak podajemy prędkość w kilometrach na godzinę (km/h) np. jazda samochodu, pociągu, gdyż trudno jest precyzyjnie zmierzyć odległość, jaką przebywamy w czasie jednej sekundy.
Jeśli porównuje się prędkości różnych obiektów, np. dwóch samochodów, należy je podać w jednakowych jednostkach. Co zatem zrobić, jeśli prędkość jednego z nich jest podana w m/s, a drugiego w km/h? To bardzo proste: pamiętaj, że kilometr to 1000 m, a godzina to 3600 s. Jeśli więc jedziesz na rowerze z prędkością 18 km/h, to znaczy, że twoja prędkość wynosi:
=
Jeśli takie przeliczanie wydaje ci się zbyt skomplikowane – masz całkowitą rację. Jest na to prostszy sposób.
Jeśli chcemy zamienić prędkość wrażoną w km/h na m/s, dzielimy ją przez 3,6. Jeśli zaś mamy prędkość podaną w m/s, a chcemy ją zamienić na km/h, to mnożymy ją przez 3,6.
Problem badawczy: Jaka jest prędkość marszu i biegu?
miarka krawiecka lub taśma miernicza,
zegarek ze stoperem lub aplikacja w smartfonie,
druga osoba do pomocy.
Używając miarki lub taśmy, odmierzcie z osobą z pary drogę wzdłuż prostej o długości 60 m.
Niech każdy z was (każda osoba z pary) pokona wyznaczony odcinek – pierwszy raz idąc z normalną dla siebie prędkością, a drugi raz biegnąc.
Kiedy jedna osoba będzie szła lub biegła, druga musi mierzyć czas.
Znając drogę i czas marszu oraz biegu, oblicz ich prędkości.
Najszybsi ludzie potrafią biec z prędkością około 38 km/h. Znacznie szybsze są wytwory naszej techniki: najszybszy samochód świata osiągnął 532 km/h, a pociąg – 600 km/h. Najszybciej w historii poruszali się astronauci lecący na Księżyc (misja Apollo10) – ich statek kosmiczny osiągnął prędkość 39 876 km/h.
4. Ruch jednostajny prostoliniowy i zmienny
Jeśli prędkość ruchu ma stałą wartość, to taki ruch nazywamy jednostajnymjednostajnym. W rzeczywistości występuje on rzadko. Często zmieniamy prędkość przemieszczania się. W takich sytuacjach mówimy, że występuje ruch niejednostajny - wartość prędkości zmienia się z upływem czasu. Może być on na przykład jednostajnie przyspieszony - jest to ruch w którym prędkość w każdej kolejnej sekundzie zwiększa się o taką samą wartość lub jednostajnie opóźniony, gdy prędkość w kolejnych sekundach ruchu maleje o taką samą wartość.
Odpowiedz, czy chcąc obliczyć czas przejazdu samochodem między miastami, wystarczy podzielić drogę przez maksymalną dozwoloną prędkość. Uzasadnij swoje stanowisko.
Podsumowanie
Ruch to zmiana położenia ciała względem układu odniesienia zachodząca z upływem czasu.
Droga to długość toru ruchu, a tor ruchu to linia, po której ciało się porusza.
Znając drogę oraz czas, w jakim została pokonana, można obliczyć prędkość ruchu.
Dane ciało może być w ruchu lub w spoczynku, w zależności od układu odniesienia.
Praca domowa
Podaj przykłady względności ruchu. Wskaż co najmniej dwa przykłady ruchu jednostajnego oraz dwa przykłady ruchu zmiennego.
Dwa pojazdy wyruszają w tej samej chwili z jednego miejsca w inne, ale jadą różnymi drogami. W jakim przypadku możliwe jest, by pojazd jadący szybciej dotarł na miejsce później niż jadący wolniej?
Słownik
długość toru ruchu; mierzymy ją w metrach lub w innych, mniejszych albo większych jednostkach
stosunek drogi pokonanej przez obiekt do czasu, w jakim została ona pokonana; wyrażamy ją w metrach na sekundę
zmiana położenia ciała względem układu odniesienia zachodząca z upływem czasu
ruch, podczas którego prędkość w kolejnych sekundach maleje o taką samą wartość
ruch, podczas którego w tych samych przedziałach czasowych ciało pokonuje takie same odcinki drogi
ruch, podczas którego prędkość w kolejnych sekundach zwiększa się o taką samą wartość
ruch, podczas którego prędkość ma stałą wartość
punkt lub układ punktów w przestrzeni, względem których opisujemy ruch danego obiektu
międzynarodowy układ jednostek miar
właściwość ruchu polegająca na tym, że dane ciało może być w ruchu lub w spoczynku, w zależności od układu odniesienia
Zadania
Wskaż, które zdania są prawdziwe, a które fałszywe.
| Prawda | Fałsz | |
| Jeśli samochód mija rozmieszczone co 100 m słupki przydrożne w kolejnych jednakowych odstępach czasu, to znaczy, że porusza się ruchem jednostajnym. | □ | □ |
| Jeśli będzie potrzebował coraz mniej czasu, aby mijać kolejne słupki, to będzie się poruszał ruchem opóźnionym. | □ | □ |
| Dzieląc odległość przez czas, w jakim została przebyta, uzyskujemy średnią prędkość, z jaką została pokonana. | □ | □ |
| Aby przeliczyć prędkość z m/s na km/h, wystarczy jej wartość podzielić przez 1000. | □ | □ |
| Są na świecie miejsca, gdzie odległości mierzy się w innych niż metr jednostkach miary. | □ | □ |
Zaznacz zdania prawdziwe i fałszywe.
| Prawda | Fałsz | |
| Stojąc na przystanku, znajduję się w spoczynku względem stojącej obok latarni. | □ | □ |
| Stojąc na przystanku, znajduję się w spoczynku względem nadjeżdżającego autobusu. | □ | □ |
| Autobus znajduje się w ruchu względem samochodów jadących w przeciwną stronę. | □ | □ |
| Jadący autobus znajduje się w spoczynku względem samochodów jadących dokładnie w tym samym kierunku i z tą samą prędkością. | □ | □ |
| Pasażerowie autobusu znajdują się w spoczynku względem tych na przystanku, gdyż porusza się autobus, a nie oni. | □ | □ |
Wskaż zdania prawdziwe i fałszywe.
| Prawda | Fałsz | |
| Ruch ciała lub jego spoczynek zależy od punktu odniesienia. | □ | □ |
| Względność ruchu polega na tym, że ciało może być zarówno w ruchu, jak i w spoczynku, w zależności od wyboru innego ciała, względem którego określamy ruch. | □ | □ |
| Względność ruchu polega na tym, że jego opis nie zależy od wyboru ciała, względem którego określamy ruch. | □ | □ |
| Względność ruchu nie pozwala w żadnym wypadku określić prędkości danego ciała. | □ | □ |
| Względność ruchu polega na tym, że prędkość można określić albo w kilometrach na godzinę, albo w metrach na sekundę. | □ | □ |
Wskaż poprawny opis względności ruchu.
- Względność ruchu to określenie, czy dane ciało jest w ruchu czy w spoczynku, w zależności od wyboru ciała, względem którego określamy ruch.
- Jeśli dwa ciała poruszają się w tym samym kierunku i z tą samą prędkością, to względem siebie znajdują się w stanie spoczynku.
- Względność ruchu polega na tym, że prędkość ruchu zmienia się.
- Z powodu występowania zjawiska względności ruchu nie możemy wybrać dowolnego ciała, względem którego określamy ruch.
- Ze względnością ruchu mamy do czynienia, gdy zmienia się kierunek ruchu.
- Względność ruchu jest wtedy, gdy w każdej chwili możemy się zatrzymać.