Определение начальной скорости
Определение: Определение: Начальной скоростью тела называется скорость, в момент начала отсчета (t = 0).
В физике эта величина встречается в таком разделе, как кинематика. Задачи, в условиях которых заранее указана начальная скорость, часто также содержат в себе описание равноускоренного движения. Эта переменная принимает различные значения. Скорость бывает, как отрицательной, так и положительной, или даже равной нулю, конечно же относительно оси движения. Но не стоит забывать и Первый закон Ньютона.
Заметка: Первый закон Ньютона: В разных инерциальных системах отсчета у тела также могут быть неодинаковые скорости и направления движения.
Подробнее эти ситуации мы сможем разобрать в следующих пунктах.
Условия, при которых начальная скорость равна нулю
Есть несколько ситуаций, при которых начальная скорость на рассматриваемом отрезке времени равна нулю:
- Тело изначально находится в покое, после чего приобретает ускорение под действием какой-либо силы и под его действием набирает скорость. Эта ситуация возникает, когда тело либо стояло на месте, а затем начало движение, либо двигалось, остановилось, а затем снова начало движение. В этом случае начальную скорость считаем от момента очередного начала движения. Сюда можно отнести такие примеры из реальной жизни, как свободное падение, разгон автомобиля, или даже человека из состояния покоя. Подобное движение происходит с ускорением.
- Объект находится в состоянии покоя все время. Это означает, что приложенные силы скомпенсированы, а так как в таком случае равнодействующая сил равна нулю, то и ускорение отсутствует, соответственно, тело не меняет свою скорость, она остается равной нулю и, соответственно, не меняет своего положения в пространстве. Такое движение можно описывать разными формулами, в зависимости от требуемых к нахождению и указанных в задаче величин:
Условия, при которых начальная скорость не равна нулю
В этих случаях скорость может принимать как положительные, так и отрицательные значения. Знак всегда зависит от проекции. Несколько примеров из жизни и задач:
- Тело движется равноускоренно. К данному пункту относятся некоторые ситуации. Например, мы начали засекать движение тела в момент t0, после чего это тело начало ускоряться. В ситуации, в которой v0 объекта имеет положительное значение, он движется в одном направлении на протяжении всего времени. Но если начальная скорость отрицательна, то в некоторый момент тело меняет направление своего движения. Для случаев, когда a<0, данное правило применяется с точностью наоборот. Подобные задачи встречаются достаточно часто, к ним, например, относится движение различных транспортных средств или подбрасывание предметов вертикально вверх.
- Объект движется равномерно. Это означает, что v=v0=const. Тело всегда движется в определенном направлении. Это встречается в задачах на броски объекта под углом к горизонту с земли или с некоторой высоты. В данном случае проекция скорости на горизонтальную ось постоянна, так как ускорение на эту ось не действует, а сопротивлением воздуха в задачах данного типа для обычно пренебрегают. Формулы, описывающие данное движение, являются общими:
Влияние начальной скорости на последующее движение тела
В ситуациях, когда начальная скорость v0 не равна нулю, она задает начальное направление. Чаще всего объект продолжает движение именно в ту сторону, в которую начал перемещаться. Это происходит при равномерном или равноускоренном движении. Исключение — равнозамедленное движение (равноускоренное движение, при котором ускорение направлено против оси движения), в котором в некоторый момент времени t (t = v0/a, в этот момент времени тело остановилось) тело разворачивается. Если же скорость равна нулю, то, в таком случае, направление здесь сразу же определяет ускорение a. Кроме того, от значения v0 зависит vк, а также от нее зависит пройденный путь.
Расчет начальной скорости
Вот несколько формул для расчета v0, они выводятся из приведенных выше:
Таким образом, начальная скорость тела не всегда равна нулю. Это зависит от условий, при которых начинается движение тела. Важно учитывать начальные условия задачи, чтобы правильно определить начальную скорость.
