Warto przeczytać

Ruch jednostajny prostoliniowy ma w swojej nazwie dwa słowa, które go definiują.

Pierwszym słowem jest „jednostajny” - Ruch jednostajnyruch jednostajny to taki, w którym wartość prędkości chwilowej jest stała. Oznacza to, że podczas ruchu wektor prędkości może się zmieniać, ale tylko w taki sposób, by jego wartość pozostawała taka sama. Zatem podczas ruchu jednostajnego może się zmienić tylko kierunek i zwrot wektora prędkości.

Drugim słowem definiującym ten ruch jest słowo „prostoliniowy”. Ruch prostoliniowy to taki, w którym ciało porusza się po linii prostej. Torem ruchu jest zatem linia prosta. W ruchu prostoliniowym nie może zmienić się kierunek prędkości – może zmienić się jej wartość i zwrot, ale kierunek musi być cały czas taki sam.

Ruch jednostajny prostoliniowy to taki, który jest jednocześnie jednostajny i prostoliniowy. A zatem taki, w którym nie zmienia się ani wartość, ani kierunek prędkości.

Zależność wektora położenia od czasu w ruchu jednostajnym prostoliniowym jest następująca:

r=r0+vt

gdzie r – wektor położenia, r0 – wektor położenia początkowego (dla t=0), t – czas; pełni on rolę argumentu tej zależności.

W ruchu jednostajnym ciało w jednakowych odcinkach czasu przebywa taką samą drogę. Oznacza to, że droga w ruchu jednostajnym jest proporcjonalna do czasu i możemy wyznaczać ją za pomocą zależności

s=vt

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 (Rys. 1.).

RZ4OVsyoayYe4
Rys. 1. Zależności drogi od czasu w ruchu jednostajnym. Linia prosta przechodzi przez punkt (0,0) układu współrzędnych.

Z zależności tej wynika też to, że w ruchu jednostajnym szybkość (którą wyznaczamy, dzieląc całkowitą drogę, którą przebyło ciało, przez czas trwania tego ruchu) oraz wartość prędkości chwilowej (czyli prędkości, którą ciało ma w danej chwili) są jednakowe.

Na koniec rozważmy nieco akademicki problem: czy w ruchu jednostajnym prostoliniowym może się zmienić zwrot prędkości? W zasadzie nie, gdyż w praktyce zmiana zwrotu prędkości wymaga wpierw zahamowania ciała, a potem przyspieszenia go do prędkości o tej samej wartości, ale przeciwnie zwróconej.

Czasami jednak dopuszczamy, modelowo, natychmiastową zmianę nie tylko zwrotu prędkości ale także jej wartości. Mówimy wtedy o „ruchu prostoliniowym odcinkami jednostajnym”. Zależność drogi od czasu w takim ruchu pokazano na Rys. 2.

R1OMbBx5q5gSO
Rys. 2. Zależności drogi od czasu w ruchu odcinkami jednostajnym. Pierwszy odcinek trwa od t = t0 do t = t1, drugi od t = t1 do t = t2. W chwili t1 prędkość wzrosła „natychmiast”.

Słowniczek

droga
droga

(ang. distance) – długość odcinka toru, po którym porusza się ciało.

położenie
położenie

(ang. position) – określa umiejscowienie ciała w układzie odniesienia.

prędkość
prędkość

(ang. velocity) – wielkość wektorowa określająca jak szybko zmienia się położenie w czasie.

prędkość średnia
prędkość średnia

(ang. average velocity) – wielkość wektorowa; obliczamy ją, dzieląc całkowitą zmianę położenia przez czas, w którym ta zmiana nastąpiła.

szybkość
szybkość

(ang. speed) – wielkość skalarna; obliczamy ją, dzieląc przebytą przez ciało drogę przez czas trwania ruchu.

ruch jednostajny
ruch jednostajny

(ang. uniform motion) – ruch, w którym wartość prędkości jest stała.

układ odniesienia
układ odniesienia

(ang. frame of reference) – ciało, względem którego opisujemy ruch lub spoczynek innego ciała.