Лінійний рух, або прямолінійний рух, відноситься до руху об’єкта по прямій траєкторії з однієї точки в іншу. Цей тип руху є одним із найфундаментальніших понять у фізиці, що служить основою для розуміння більш складних рухів і динаміки. Лінійний рух можна описати за допомогою відстані, переміщення, швидкості, швидкості та прискорення.
Відстань — це скалярна величина, яка стосується загальної довжини шляху, пройденого рухомим об’єктом, незалежно від його напрямку. Вона вимірюється в одиницях довжини, таких як метри (м) або кілометри (км).
З іншого боку, переміщення — це векторна величина, яка відображає зміну положення об’єкта. Він враховує як величину, так і напрямок. Переміщення визначається як найкоротша відстань від початкового до кінцевого положення об'єкта і вимірюється в тих самих одиницях, що й відстань.
\( \textrm{Відстань} = \textrm{Загальна довжина пройденого шляху} \) \( \textrm{Переміщення} = \textrm{Остаточна позиція} - \textrm{Початкове положення} \)Швидкість — це скалярна величина, яка описує швидкість руху об’єкта. Визначається як відстань, пройдена за одиницю часу. Стандартною одиницею швидкості є метри за секунду (м/с).
Швидкість, як і переміщення, є векторною величиною. Він описує швидкість зміни переміщення та включає як величину (швидкість), так і напрямок. Швидкість можна обчислити, поділивши переміщення на інтервал часу, протягом якого відбулася зміна положення.
\( \textrm{швидкість} = \frac{\textrm{Відстань}}{\textrm{час}} \) \( \textrm{швидкість} = \frac{\textrm{Переміщення}}{\textrm{час}} \)Прискорення — це векторна величина, яка описує швидкість зміни швидкості. Він показує, як швидко об'єкт прискорюється, сповільнюється або змінює свій напрямок. Стандартною одиницею прискорення є метри в секунду в квадраті (м/с \(^2\) ).
\( \textrm{Прискорення} = \frac{\textrm{Зміна швидкості}}{\textrm{час}} \)Рух об’єктів можна точно описати за допомогою набору рівнянь, відомих як рівняння руху. Ці рівняння застосовуються до об’єктів, що рухаються з постійним прискоренням по прямій. Існує три основних рівняння руху:
1. \(v = u + at\) 2. \(s = ut + \frac{1}{2}at^2\) 3. \(v^2 = u^2 + 2as\)Де: - \(v\) - кінцева швидкість, - \(u\) - початкова швидкість, - \(a\) - прискорення, - \(t\) - час, і - \(s\) є переміщенням.
Розглянемо автомобіль, який рушає з місця на світлофорі та прискорюється з постійною швидкістю \(3 \, \textrm{РС}^2\) протягом \(5\) секунд. Ми можемо використовувати рівняння руху, щоб описати рух автомобіля.
Дано: - Початкова швидкість ( \(u\) ) = \(0 \, \textrm{РС}\) , - Прискорення ( \(a\) ) = \(3 \, \textrm{РС}^2\) , - Час ( \(t\) ) = \(5 \, \textrm{с}\) .
За допомогою \(v = u + at\) кінцеву швидкість автомобіля ( \(v\) ) можна обчислити як:
\( v = 0 + (3 \times 5) = 15 \, \textrm{РС} \)Щоб знайти переміщення ( \(s\) ), ми використовуємо \(s = ut + \frac{1}{2}at^2\) :
\( s = (0 \times 5) + \frac{1}{2} \times 3 \times (5^2) = 37.5 \, \textrm{м} \)Цей приклад демонструє, як лінійний рух автомобіля можна описати та обчислити за допомогою основних фізичних понять і рівнянь.
Лінійний рух є ключовим поняттям у фізиці, яке забезпечує фундаментальне розуміння того, як об’єкти рухаються по прямій лінії. Вивчаючи прямолінійний рух, ми можемо описати та передбачити рух об’єктів за допомогою відстані, переміщення, швидкості, швидкості та прискорення. Рівняння руху пропонують потужний набір інструментів для обчислення різних аспектів прямолінійного руху об’єктів із постійним прискоренням.
