Warto przeczytać

Ruch jednostajny prostoliniowy to ruch, który charakteryzuje się dwiema ważnymi cechami.

Pierwsza z nich związana jest z określeniem „prostoliniowy” – dotyczy ona kształtu toru, po jakim porusza się ciało. W ruchu prostoliniowym tor jest linią prostą. Oznacza to, że podczas ruchu nie będzie się zmieniać kierunek prędkości chwilowej.

Druga właściwość tego ruchu związana jest z określeniem „jednostajny”. Ruch jednostajny to taki, w którym wartość prędkości chwilowej się nie zmienia. Może się zmienić jej kierunek lub zwrot, ale wartość pozostaje cały czas taka sama.

Zatem ruch jednostajny prostoliniowy to taki, w którym zarówno kierunek jak i wartość prędkości chwilowej nie zmieniają się.

Zależność wektora położeniaPołożenie (ang. position)położenia od czasu w tym ruchu wygląda następująco:

W ruchu jednostajnym szybkość, którą wyznaczamy dzieląc całkowitą drogę, jaką przebyło ciało przez czas trwania tego ruchu, jest równa wartości prędkości chwilowej, a  drogaDroga (ang. distance)droga jest proporcjonalna do czasu trwania ruchu i możemy ją obliczać korzystając z wyrażenia

gdzie $s$ oznacza drogę, $v$ – wartość prędkości, a $t$ – czas trwania ruchu.

Wykres zależności drogi od czasu w ruchu jednostajnym będzie zatem linią prostą przechodzącą przez początek układu współrzędnych.

Wykres zależności współrzędnej wektora położeniaPołożenie (ang. position)położenia od czasu też będzie linią prostą, ale wcale nie musi ona przechodzić przez początek układu współrzędnych.

Czy często spotykamy ten rodzaj ruchu na co dzień? Mimo że to najprostszy rodzaj ruchu, wcale nie jest tak łatwo się z nim zetknąć. Rozpatrzmy na przykład ruch samochodu jadącego autostradą. Czy taki ruch może być ruchem jednostajnym prostoliniowym?

Zastanówmy się najpierw, jakie warunki muszą być spełnione, aby ruch samochodu był ruchem prostoliniowym. Tor ruchu musi być linią prostą, co oznacza, że na danym odcinku autostrady nie może być żadnych zakrętów i droga nie może być pofalowana. Może jednak w sposób jednostajny wznosić się lub opadać. Dodatkowo sam samochód nie może zmieniać pasa, po którym się porusza – bo to też powodowałoby, że tor ruchu przestałby być linią prostą.

R1MEwWzmxv362

Rys. 1. Zdjęcie poglądowe przedstawia fragment autostrady z jadącymi samochodami, na tle wysokich gór i nieba z obłokami.

A co z jednostajnością ruchu? Obserwacja podczas jazdy prędkościomierza w samochodzie przekonuje nas, że rzadko kiedy wskazuje on tę samą wartość prędkościPrędkość (ang. velocity)prędkości przez dłuższy czas – podczas jazdy trzeba czasem przyhamować, czasem przyspieszyć, czasem się zatrzymać i czasem ruszyć z miejsca. Związane jest to z jednej strony z innymi samochodami na drodze, a z drugiej – z otoczeniem drogi. Z inną prędkościąPrędkość (ang. velocity)prędkością przejeżdża się przez teren zabudowany, z inną można jechać, gdy wokół niczego nie ma, na skrzyżowaniu trzeba się zatrzymać itd. W przypadku autostrady ten drugi czynnik jest zdecydowanie mniej istotny – autostrady specjalnie są budowane tak, aby jadące po nich samochody doświadczały jak najmniej interakcji z otoczeniem – nie mają skrzyżowań, często są oddzielone barierkami, do włączania się do ruchu jest oddzielny pas, na którym samochód może rozpędzić się do odpowiedniej prędkościPrędkość (ang. velocity)prędkości. Na autostradach główną przyczyną powodującą konieczność zmiany prędkości są inne samochody.

Tak więc, aby ruch samochodu na autostradzie miał szansę być jednostajny i prostoliniowy, powinien odbywać się na prostym odcinku drogi przy małym natężeniu ruchu.

Słowniczek