§ 5. Характеристики неравномерного движения. Прямолинейное равноускоренное движение

Равномерное движение на практике почти не встречается. Чаще за одинаковые отрезки времени тело проходит разные расстояния — тогда говорят о неравномерном движении. Его описывают двумя уровнями: средними величинами за весь выбранный участок и мгновенными, которые относятся к конкретной точке и моменту. Ниже сначала введём средние характеристики, затем перейдём к мгновенной скорости и к самому простому неравномерному случаю — прямолинейному равноускоренному движению.

Определение. Средняя путевая скорость — это путь, делённый на время, за которое этот путь набран: v_ср.п = l / t. Буква l — длина траектории в метрах, t — длительность в секундах, результат измеряют в м/с. Направление сюда не входит: учитывается только «сколько метров намотали», независимо от поворотов.

Эта величина рисует маршрут целиком и молчит о деталях внутри участка. По ней можно прикинуть, сколько займёт весь отрезок, но нельзя сказать, ушла ли половина времени на первую половину пути: темп мог меняться. Всё равно такой оценки часто хватает. Именно она лежит в основе прогноза навигатора: приложение оценивает, через сколько минут вы окажетесь в конечной точке. Если на дороге пробки и свободные участки чередуются, средняя путевая скорость всё равно даёт одно число «на весь путь», хотя внутри него картина разная.

Кроме пути в физике смотрят на смещение из начальной точки в конечную.

Определение. Средняя скорость перемещения — это вектор перемещения, делённый на время, за которое смещение произошло: v_ср = s / t. Стрелка результата смотрит туда же, куда вектор s. Как и путевая средняя, она описывает интервал целиком: даёт итоговое смещение, но не координату в середине пути. Если тело ушло вперёд и частично вернулось, модуль средней скорости перемещения окажется меньше средней путевой: путь накопил оба отрезка, а перемещение — только итог.

Как же поймать быстроту именно «здесь и сейчас»? Пусть тело едет по прямой, но то ускоряется, то замедляется. Возьмём всё более короткие промежутки и каждый раз посчитаем среднюю скорость перемещения. Вместе с временем сжимается и само смещение. На рис. 1 из общей точки A проведены векторы s₃, s₂, s₁ к точкам A₃, A₂, A₁: чем короче выбранный промежуток, тем короче стрелка.