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.

Rn9TIfKlJ04Xc
Czy jadąc kolejką górską poruszasz się, czy pozostajesz w spoczynku?
Źródło: dostępny w internecie: Pixabay, domena publiczna.
Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:
  • czym jest i do czego służy znajdująca się na mapie skala.

Twoje cele
  • Wyjaśnisz, na czym polega ruch.

  • Obliczysz prędkość, z jaką porusza się dany obiekt.

  • Opiszesz cechy ruchu względnego.

i0fOoUQgC1_d5e210

1. Co to jest ruch?

Gdy jedziemy autobusem i widzimy, jak zmienia się krajobraz za oknem, to myślimy, że się poruszamy. RucruchhruchRucruchh 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 odniesieniaukład odniesieniaukładu odniesienia zachodzącej z upływem czasu.

Jeśli chcemy opisać nasz ruch, musimy określić prędkośćprędkośćprędkość (v), czyli podzielić drogędrogadrogę (odległość) przez czas. Droga (s) to długość toru ruchu. Natomiast tor ruchu to linia, po której ciało się porusza. Podstawową jednostką miary w układzie SIukład 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.

Ciekawostka

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).

1
Ćwiczenie 1

Spróbuj podać wzrost 1,64 m w stopach i calach. Czy są to wygodne w użyciu jednostki miary? Uzasadnij swoje stanowisko.

RI285oIV50hb0
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
i0fOoUQgC1_d5e403

2. Poruszamy się czy nie?

1
Ćwiczenie 2

Odpowiedz, czy siedząc w jadącym autobusie poruszasz się, czy nie. Uzasadnij swoje zdanie.

R1QyppmFwufWh
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

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 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.

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.

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.

1
Ćwiczenie 3
RMs3wMREcccfp
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
i0fOoUQgC1_d5e261

3. Jak zmierzyć prędkość?

Jeśli znamy przebytą przez nas drogę i czas, w jakim ją pokonaliśmy, to możemy obliczyć prędkośćprędkośćprędkość naszego ruchu. Wystarczy, że przebytą drogę podzielimy przez czas jej pokonania. Prędkość informuje nas, jaką drogę przebyło ciało w jednostce czasu.

p r ę d k o ś ć   ( v ) = d r o g a   ( s ) c z a s   t r w a n i a   r u c h u   ( t )

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:

18   k m   h = 18   1000   m 3600   s = 18   m 3 , 6   s = 5   m   s

Jeśli takie przeliczanie wydaje ci się zbyt skomplikowane – masz całkowitą rację. Jest na to prostszy sposób.

Uwaga!

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.

RLwSoP6xsBPiA
Wyznaczoną drogę pokonujemy z różną prędkością
Źródło: Andrzej Bogusz, licencja: CC BY 3.0.
Wyznaczanie prędkości1
Doświadczenie 1

Problem badawczy: Jaka jest prędkość marszu i biegu?

R152gApWQDtjB
Hipoteza 1 Prędkość marszu jest większa niż prędkość biegu., Hipoteza 2 Prędkość biegu jest większa niż prędkość marszu.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Co będzie potrzebne
  • miarka krawiecka lub taśma miernicza,

  • zegarek ze stoperem lub aplikacja w smartfonie,

  • druga osoba do pomocy.

Instrukcja
  1. Używając miarki lub taśmy, odmierzcie z osobą z pary drogę wzdłuż prostej o długości 60 m.

  2. Niech każdy z was (każda osoba z pary) pokona wyznaczony odcinek – pierwszy raz idąc z normalną dla siebie prędkością, a drugi raz biegnąc.

  3. Kiedy jedna osoba będzie szła lub biegła, druga musi mierzyć czas.

  4. Znając drogę i czas marszu oraz biegu, oblicz ich prędkości.

R1KAIXnfHWMHx
Wyniki: (Uzupełnij). Obliczenia: (Uzupełnij). Wnioski: (Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Ciekawostka

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.

i0fOoUQgC1_d5e362

4. Ruch jednostajny prostoliniowy i zmienny

Jeśli prędkość ruchu ma stałą wartość, to taki ruch nazywamy jednostajnymruch niejednostajnyjednostajnym. 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.

R1994zFhWLzZh
Aby ocenić wartość przyspieszenia, trzeba znać prędkość na początku i na końcu pomiaru oraz czas, w jakim ta zmiana prędkości nastąpiła. W wypadku samochodów często podaje się czas przyspieszenia od 0 do 100 km/h. Niektóre samochody sportowe przyspieszają od 0 do 100 km/h w niecałe trzy sekundy
Źródło: AngMoKio: Aleksandra Ryczkowska, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 2.5.
1
Ćwiczenie 4

Odpowiedz, czy chcąc obliczyć czas przejazdu samochodem między miastami, wystarczy podzielić drogę przez maksymalną dozwoloną prędkość. Uzasadnij swoje stanowisko.

R1T75Yit3hRpc
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
i0fOoUQgC1_d5e458

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.

bg‑azure

Praca domowa

11
Ćwiczenie 1

Podaj przykłady względności ruchu. Wskaż co najmniej dwa przykłady ruchu jednostajnego oraz dwa przykłady ruchu zmiennego.

RnZ8ps2CeOyIR
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Ćwiczenie 2

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?

R18G2WYJ74bJy
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
i0fOoUQgC1_d5e518

Słownik

droga
droga

długość toru ruchu; mierzymy ją w metrach lub w innych, mniejszych albo większych jednostkach

prędkość
prędkość

stosunek drogi pokonanej przez obiekt do czasu, w jakim została ona pokonana; wyrażamy ją w metrach na sekundę

ruch
ruch

zmiana położenia ciała względem układu odniesienia zachodząca z upływem czasu

ruch jednostajnie opóźniony
ruch jednostajnie opóźniony

ruch, podczas którego prędkość w kolejnych sekundach maleje o taką samą wartość

ruch jednostajny prostoliniowy
ruch jednostajny prostoliniowy

ruch, podczas którego w tych samych przedziałach czasowych ciało pokonuje takie same odcinki drogi

ruch jednostajnie przyspieszony
ruch jednostajnie przyspieszony

ruch, podczas którego prędkość w kolejnych sekundach zwiększa się o taką samą wartość

ruch niejednostajny
ruch niejednostajny

ruch, podczas którego prędkość ma stałą wartość

układ odniesienia
układ odniesienia

punkt lub układ punktów w przestrzeni, względem których opisujemy ruch danego obiektu

układ SI
układ SI

międzynarodowy układ jednostek miar

względność ruchu
względność ruchu

właściwość ruchu polegająca na tym, że dane ciało może być w ruchu lub w spoczynku, w zależności od układu odniesienia

i0fOoUQgC1_d5e653

Zadania

11
Ćwiczenie 1
R6O08DkBHNehy1
Łączenie par. Wskaż, które zdania są prawdziwe, a które fałszywe.. Jeśli samochód mija rozmieszczone co 100m słupki przydrożne w kolejnych jednakowych odstępach czasu, to znaczy, że porusza się ruchem jednostajnym.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Jeśli będzie potrzebował coraz mniej czasu, aby mijać kolejne słupki, to będzie się poruszał ruchem opóźnionym.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Dzieląc odległość przez czas, w jakim została przebyta, uzyskujemy średnią prędkość, z jaką została pokonana.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Aby przeliczyć prędkość z m/s na km/h, wystarczy jej wartość podzielić przez 1000.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Są na świecie miejsca, gdzie odległości mierzy się w innych niż metr jednostkach miary.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz
Źródło: Dariusz Kajewski, licencja: CC BY 3.0.
2
Ćwiczenie 2
R1KJE2HqP60g91
zadanie interaktywne
Źródło: Dariusz Kajewski, licencja: CC BY 3.0.
2
Ćwiczenie 3
RmveRCAomT9AQ1
zadanie interaktywne
Źródło: Dariusz Kajewski, licencja: CC BY 3.0.
RN8cHXaOaj3592
Ćwiczenie 4
Uzupełnij luki w tekście prawidłowymi wyrażeniami. Jeśli prędkość ruchu ma stałą wartość, to taki ruch nazywamy 1. maleje, 2. jednostajny, 3. z upływem czasu, 4. niejednostajnie przyspieszony, 5. rzadko, 6. niejednostajnym, 7. jednostajnie przyspieszony, 8. bardzo szybko, 9. niejednostajny, 10. jednostajnie opóźniony, 11. często, 12. rośnie, 13. jednostajnym. W rzeczywistości występuje on 1. maleje, 2. jednostajny, 3. z upływem czasu, 4. niejednostajnie przyspieszony, 5. rzadko, 6. niejednostajnym, 7. jednostajnie przyspieszony, 8. bardzo szybko, 9. niejednostajny, 10. jednostajnie opóźniony, 11. często, 12. rośnie, 13. jednostajnym. Gdy wartość prędkości zmienia się 1. maleje, 2. jednostajny, 3. z upływem czasu, 4. niejednostajnie przyspieszony, 5. rzadko, 6. niejednostajnym, 7. jednostajnie przyspieszony, 8. bardzo szybko, 9. niejednostajny, 10. jednostajnie opóźniony, 11. często, 12. rośnie, 13. jednostajnym to wówczas występuje ruch 1. maleje, 2. jednostajny, 3. z upływem czasu, 4. niejednostajnie przyspieszony, 5. rzadko, 6. niejednostajnym, 7. jednostajnie przyspieszony, 8. bardzo szybko, 9. niejednostajny, 10. jednostajnie opóźniony, 11. często, 12. rośnie, 13. jednostajnym. Jest on na przykład 1. maleje, 2. jednostajny, 3. z upływem czasu, 4. niejednostajnie przyspieszony, 5. rzadko, 6. niejednostajnym, 7. jednostajnie przyspieszony, 8. bardzo szybko, 9. niejednostajny, 10. jednostajnie opóźniony, 11. często, 12. rośnie, 13. jednostajnym - wtedy gdy prędkość w każdej kolejnej sekundzie zwiększa się o taką samą wartość lub 1. maleje, 2. jednostajny, 3. z upływem czasu, 4. niejednostajnie przyspieszony, 5. rzadko, 6. niejednostajnym, 7. jednostajnie przyspieszony, 8. bardzo szybko, 9. niejednostajny, 10. jednostajnie opóźniony, 11. często, 12. rośnie, 13. jednostajnym, gdy prędkość w kolejnych sekundach ruchu 1. maleje, 2. jednostajny, 3. z upływem czasu, 4. niejednostajnie przyspieszony, 5. rzadko, 6. niejednostajnym, 7. jednostajnie przyspieszony, 8. bardzo szybko, 9. niejednostajny, 10. jednostajnie opóźniony, 11. często, 12. rośnie, 13. jednostajnym o taką samą wartość.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
3
Ćwiczenie 5
Rl0s5u6CEs9VV1
zadanie interaktywne
Źródło: Dariusz Kajewski, licencja: CC BY 3.0.
3
Ćwiczenie 6
R9YjmkK86eypT1
zadanie interaktywne
Źródło: Dariusz Kajewski, licencja: CC BY 3.0.
i0fOoUQgC1_d5e362
bg‑azure

Notatnik

RamyV2Xv9V8Ko
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.