Warto przeczytać

Wokół siebie widzimy wiele poruszających się ciał – jadący samochód, biegnące dziecko, spadająca ze stołu szklanka, czy lecąca mucha. Każde z tych ciał porusza się inaczej. Obserwując różne przykłady ruchu, możemy jednak wyodrębnić pewne cechy, które pozwolą nam wprowadzić klasyfikację rodzajów ruchu.

Zacznijmy od kształtu toruTor ruchutoru.

Tor to krzywa, po której porusza się dane ciało.

Może to być linia prosta, może to być okrąg, parabola, sinusoida oraz mnóstwo innych krzywych, które nawet nie mają swoich własnych nazw (Rys. 1.).

RnBIPEw5yF5FK

Rys. 1. Zdjęcie poglądowe przedstawia ośnieżony stok narciarski z kolejką górską. Zdjęcie zrobione jest w ładną słoneczną pogodę.

Kiedy ciało porusza się po linii prostej, mówimy o ruchu prostoliniowym. W przeciwnym wypadku mówimy o ruchu krzywoliniowym, w którym mieszczą się takie rodzaje ruchu, jak ruch po okręgu, ruch po paraboli, ruch po elipsie i po wszystkich innych krzywych. Ruch prostoliniowy wyróżniamy z co najmniej dwóch powodów – po pierwsze matematyczny opis linii prostej jest pod różnymi względami łatwiejszy niż opis innych krzywych. Po drugie – gdy ciało porusza się ruchem prostoliniowym, kierunek wektora prędkościPrędkośćprędkości nie zmienia się. Oznacza to między innymi, że do opisu ruchu prostoliniowego wystarczy nam jedna współrzędna układu kartezjańskiego (Rys. 2.).

Ruky6jX5PYwKZ

Rys. 2. Na ilustracji widoczny jest tor ruchu w postaci czarnej linii prostej skierowanej w prawo i lekko w dół. Na torze zaznaczono dwa czarne punkty oznaczające położenia ciała. Pierwszy z nich bardziej z lewej strony podpisano jako czas początkowy mała litera t z indeksem dolnym jeden i prędkość początkowa mała litera v z indeksem dolnym jeden i strzałką oznaczającą wektor i w nawiasie mała litera t z indeksem dolnym jeden. Jest to prędkość ciała w chwili mała litera t z indeksem dolnym jeden. Drugi punkt bardziej po prawej oznaczono, jako mała litera t z indeksem dolnym dwa, i prędkość mała litera v z indeksem dolnym dwa i strzałką oznaczającą wektor i w nawiasie mała litera t z indeksem dolnym dwa. Jest to prędkość ciała w chwili mała litera t z indeksem dolnym dwa. Z czarnych punktów wychodzą niebieskie strzałki skierowane w prawo i w dół. Strzałki symbolizują wektory prędkości w poszczególnych chwilach.

W przypadku ruchu krzywoliniowego kierunek wektora prędkości zmienia się. Wektor prędkości jest bowiem zawsze styczny do toru (Rys. 3.).

R1WzW75INqo0V

Rys. 3. Na ilustracji widoczny jest tor w postaci poziomej, pofalowanej, czarnej linii. Na torze zaznaczono trzy położenia ciała, w postaci czarnych punktów. Pierwszy punkt, najbardziej po lewej oznaczono jako czat mała litera t z indeksem dolnym jeden i prędkość małą litera v z indeksem dolnym jeden i strzałką oznaczającą wektor i w nawiasie mała litera t z indeksem dolnym jeden. Drugi punkt, po środku oznaczono jako czas mała litera t z indeksem dolnym dwa i prędkość mała litera v z indeksem dolnym dwa i strzałką oznaczającą wektor i w nawiasie mała litera t z indeksem dolnym dwa. Trzeci punkt najbardziej po prawej, oznaczono jako czas mała litera t z indeksem dolnym trzy i prędkość mała litera v z indeksem dolnym trzy i strzałką oznaczającą wektor i w nawiasie mała litera t z indeksem dolnym trzy. Z punktów do punktów przyłożone są niebieskie strzałki, styczne do toru i skierowane w prawo. Symbolizują one wektory prędkości liniowej ciała w poszczególnych chwilach.

Drugą ważną cechą charakteryzującą ruch jest to, czy i w jaki sposób zmienia się wartość prędkości. Jeżeli wartość prędkości pozostaje stała, mówimy o ruchu jednostajnymRuch jednostajnyruchu jednostajnym, gdy wartość prędkości rośnie – ruch jest przyspieszony, gdy maleje – mamy do czynienia z ruchem opóźnionym.

Ciało może zatem poruszać się na przykład ruchem jednostajnym, prostoliniowym – oznacza to, że torem ruchu jest linia prosta, a wartość prędkości jest stała. Ponieważ kierunek prędkości nie zmienia się, tor jest linią prostą, w tym ruchu stały jest także sam wektor prędkości.

Możemy mieć też do czynienia z ruchem jednostajnym po okręgu. Oznacza to, że torem ruchu jest okrąg i wartość prędkości pozostaje stała. Sam wektor prędkości zmienia się jednak ze względu na to, że ruch jest krzywoliniowy.

Gdy ciało porusza się po paraboli ruchem przyspieszonym oznacza to, że zmienia się zarówno kierunek wektora prędkości (torem ruchu nie jest linia prosta), jak i jej wartość – ciało przyspiesza, czyli wartość prędkości rośnie.

Słowniczek