§ 16. Скорость. Единицы скорости

Чтобы описать механическое движение, мало сказать, что тело перемещается: нужно уметь измерять, насколько быстро это происходит. Главное различие между движениями в том, что за один и тот же промежуток времени тела успевают пройти разный путь. За 1 с поезд успевает проехать 30 м, а самолёт за ту же секунду покрывает 300 м; велосипедист преодолевает 15 м, шагающий человек — около 1,5 м, черепаха же сдвигается всего на 0,02 м. Даже одно и то же тело движется то быстрее, то медленнее: за 1 с бегун-спринтер преодолевает до 10 м, а спокойным шагом за ту же секунду проходит 1,5–2 м. Значит, одно движение можно сравнить с другим, и для такого сравнения нужна отдельная физическая величина.

Определение. Скорость — физическая величина, которая показывает быстроту движения тела. При равномерном движении скорость равна пути, пройденному за единицу времени: чем больший путь тело успевает пройти за одну и ту же секунду, тем больше его скорость.

Спортсмен-велосипедист на треке разгоняется до 60 км/ч (рис. 1). Обрати внимание, как низко он пригнулся к рулю: на такой скорости заметно мешает даже воздух. Пешеход идёт примерно со скоростью 5 км/ч — в 12 раз медленнее, а машины на городской улице едут со скоростью 40–60 км/ч, то есть примерно наравне с гонщиком на треке.

Чтобы найти скорость тела, движущегося равномерно, весь пройденный путь делят на время движения. Скорость принято обозначать латинской буквой v (velocitas — скорость), пройденный путь — буквой s, а время движения — буквой t (tempus — время). Расчётная формула выглядит так:

v = s / t

Здесь v — скорость тела, s — путь, который тело прошло, t — время, за которое этот путь пройден. В СИ путь s измеряют в метрах (м), время t — в секундах (с), поэтому скорость v получается в метрах в секунду (м/с).

Единицы физических величин бывают основными и производными. Основные — метр, килограмм, секунда — выбраны заранее, а производные получают из основных по формулам, которые связывают величины между собой. Единица скорости как раз производная: она появляется, когда единицу пути делят на единицу времени. Знак равенства в формуле требует, чтобы совпадали и числа, и единицы обеих её частей, поэтому деление 1 м на 1 с даёт единицу 1 м/с.

Запомни: 1 м/с — так записывают равномерное движение, при котором тело за каждую секунду успевает пройти ровно 1 м. Если считать, что самолёт, поезд и велосипедист из начала параграфа двигались равномерно, то их скорости равны 300 м/с, 30 м/с и 15 м/с.

Тем же способом получают и любую другую единицу скорости: разделив километр на час, приходят к км/ч, разделив метр на минуту — к м/мин, а в космонавтике удобнее делить километр на секунду и говорить о км/с.