Кінематика є одним з важливих розділів механіки, який розглядає закони переміщення тіл у просторі (причини виникнення руху вивчає динаміка). У цій статті розглянемо одну з основних величин кінематики, відповімо на питання: “Що таке шлях у фізиці?”
Поняття про шляхи
Що таке шлях у фізиці? Це величина, що дорівнює довжині відрізка в просторі, який подолав у ході свого руху досліджуване тіло. Щоб обчислити шлях, необхідно знати не тільки початкове і кінцеве положення тіла, але і траєкторію його руху. На питання про те, що таке шлях у фізиці, можна відповісти інакше. Під цією величиною розуміють довжину траєкторії, тобто уявної лінії, по якій тіло переміщалося.
Для позначення шляху використовують різні символи. Так, якщо мова йде про одновимірному переміщенні, то можуть використовувати символ Δx, де Δ означає зміну координати x. Крім цього символу, часто для позначення розглянутої величини користуються літерами s, l і h, причому два останні означають довжину і висоту відповідно. Таким чином, в кінематиці найчастіше для позначення шляху можна зустріти букву s.
Якщо відомо, що тіло переміщається по прямій в тривимірному просторі, а також відомі координати його початкового положення (x0; y0; z0) і кінцевого (x1; y1; z1), тоді шлях можна визначити за формулою:
s = √((x1 – x0)2 + (y1 – y0)2 + (z1 – z0)2)
Формули кінематики
Розглянувши, як позначається шлях у фізиці і що собою ця величина являє, наведемо кілька формул кінематики, які застосовуються для обчислення досліджуваної характеристики руху. Це такі формули:
s = v × t;
s = v0 × t ± a × t2 / 2
Тут перше вираз відповідає ситуації, коли тіло рівномірно переміщується прямолінійно зі швидкістю v протягом часу t. Другий вираз справедливо для равноускоренного переміщення, де символами v0 і a позначені початкова швидкість і прискорення відповідно. Знак “плюс” слід використовувати, якщо тіло прискорюється, а знак “мінус” – якщо воно уповільнює свою швидкість.
Приклад завдання
Розібравши, що таке шлях у фізиці, розв’яжемо наступну задачу. Катер зі швидкістю 13 км/год рухається проти течії річки протягом 1,5 годин з одного пункту в інший. Який шлях проходить катер, якщо швидкість течії річки становить 3 км/год?
Це класична задача на застосування формули для рівномірного руху тіла. Складність завдання полягає тільки в тому, щоб визначити реальну швидкість переміщення катери. Оскільки його рух відбувається проти течії, то вона буде дорівнює різниці: 13 – 3 = 10 км/ч. Тепер залишається підставити відомі величини у формулу для s і отримати відповідь:
s = v × t = 10 [км/год] × 1,5 [ч] = 15 км
В задачах на обчислення шляху необхідно стежити за розмірності використовуваних значень швидкості, часу і прискорення, щоб не допустити помилки.
