Czy można jednocześnie stać w miejscu i się poruszać? Owszem, można. Brzmi to dziwnie, ale to, czy jesteś w ruchu, czy pozostajesz w spoczynku, zależy od punktu widzenia. Jeśli jedziesz pociągiem, przemieszczasz się, czy nie? Przecież siedzisz w wagonie zupełnie nieruchomo, a jednak krajobraz za oknem się zmienia.

Czy jadąc kolejką górską poruszasz się, czy pozostajesz w spoczynku?
Już wiesz
  • jak za pomocą mapy określić odległość między dwoma punktami;

  • że pojazdy i ludzie poruszają się z różnymi prędkościami

    .

Nauczysz się
  • wyjaśniać, na czym polega ruch;

  • definiować drogę i prędkość;

  • opisywać, co to jest względność ruchu, i podawać jej przykłady;

  • wyjaśniać, co to jest ruch jednostajny i zmienny, oraz podawać ich przykłady.

1. Co to jest ruch?

Gdy jedziemy autobusem i widzimy, jak zmienia się krajobraz za oknem, to wiemy, że się poruszamy. Ruch można opisać jako przemieszczanie się z miejsca na miejsce. Jeśli chcemy opowiedzieć o naszym ruchu, musimy określić, jak daleko się przemieściliśmy oraz ile czasu nam to zajęło. Odległość z jednego miejsca do drugiego nazywamy drogą. Podstawową jednostką miary drogi jest metr. Na co dzień używa się też wielokrotności metra (kilometr) lub jego części (centymetr, milimetr). Taki system pomiaru odległości nazywamy metrycznym.

Drogę przebywa się w określonym czasie. Mierzy się go od momentu, w którym zaczął się ruch, do momentu, w którym się skończył.

Ciekawostka

W niektórych krajach istnieją inne niż system metryczny sposoby pomiaru odległości. Na przykład w Stanach Zjednoczonych używa się mili lądowej (jest to 1605 m), stopy (30,5 cm) i cala (2,54 cm).

Polecenie 1

Spróbuj podać swój wzrost w stopach i calach. Czy są to wygodne w użyciu jednostki miary? Uzasadnij swoje stanowisko.

2. Jak zmierzyć prędkość?

Jeśli znamy przebytą przez nas drogę i czas, w jakim ją pokonaliśmy, to możemy obliczyć prędkość naszego ruchu. Wystarczy, że przebytą drogę podzielimy przez czas jej pokonania. Prędkość informuje nas, jaką drogę przebyło ciało w jednostce czasu.

prędkość=drogaczas trwania ruchu

Jednostką prędkości jest metr na sekundę (m/s). W życiu codziennym częściej jednak podajemy prędkość w kilometrach na godzinę (km/h), gdyż trudno jest precyzyjnie zmierzyć odległość, jaką przebywamy w czasie jednej sekundy.

Jeśli porównuje się prędkości różnych obiektów, np. dwóch samochodów, należy je podać w jednakowych jednostkach. Co zatem zrobić, jeśli prędkość jednego z nich jest podana w m/s, a drugiego w km/h? To bardzo proste: pamiętaj, że kilometr to 1000 m, a godzina to 3600 s. Jeśli więc jedziesz na rowerze z prędkością 18 km/h, to znaczy, że twoja prędkość wynosi:

18kmh = 18 ·1000 m3600 s = 18/3,6 = 5 m/s.

Jeśli takie przeliczanie wydaje ci się zbyt skomplikowane – masz całkowitą rację. Jest na to prostszy sposób.

Uwaga!

Jeśli chcemy zamienić prędkość z km/h na m/s, dzielimy ją przez 3,6. Jeśli zaś mamy prędkość podaną w m/s, a chcemy ją zamienić na km/h, to mnożymy ją przez 3,6.

Doświadczenie 1

Wyznaczanie prędkości marszu i biegu.

Co będzie potrzebne
  • miarka krawiecka lub taśma miernicza,

  • zegarek ze stoperem,

  • druga osoba do pomocy.

Instrukcja
  1. Używając miarki lub taśmy, odmierzcie z osobą z pary drogę o długości 60 m.

  2. Niech każdy z was pokona wyznaczony odcinek – pierwszy raz idąc z normalną dla siebie prędkością, a drugi raz biegnąc.

  3. Kiedy jedna osoba będzie szła lub biegła, druga musi mierzyć czas.

  4. Znając drogę i czas marszu oraz biegu, oblicz ich prędkości.

Podsumowanie

Znając drogę oraz czas jej przebycia, można obliczyć prędkość zarówno w metrach na sekundę, jak i kilometrach na godzinę.

Ciekawostka

Najszybsi ludzie potrafią biec z prędkością około 38 km/h. Znacznie szybsze są wytwory naszej techniki: najszybszy samochód świata osiągnął 431 km/h, a pociąg – 574 km/h. Najszybciej w historii poruszali się astronauci lecący na Księżyc – ich statek kosmiczny osiągnął prędkość 39 876 km/h.

3. Ruch jednostajny i zmienny

Jeśli prędkość ruchu nie ulega zmianie, to taki ruch nazywamy jednostajnym. W rzeczywistości występuje on rzadko. Często zmieniamy prędkość przemieszczania się. W takich sytuacjach mówimy, że występuje ruch zmienny. Może być on na przykład przyspieszony (gdy zwiększamy prędkość) lub opóźniony (gdy prędkość zmniejszamy).

Aby ocenić wartość przyspieszenia, trzeba znać prędkość na początku i na końcu pomiaru oraz czas, w jakim ta zmiana prędkości nastąpiła. W wypadku samochodów często podaje się czas przyspieszenia od 0 do 100 km/h. Niektóre samochody sportowe przyspieszają od 0 do 100 km/h w niecałe trzy sekundy
Polecenie 2

Odpowiedz, czy chcąc obliczyć czas przejazdu samochodem między miastami, wystarczy podzielić drogę przez maksymalną dozwoloną prędkość. Uzasadnij swoje stanowisko.

4. Poruszamy się czy nie?

Polecenie 3

Odpowiedz, czy siedząc w jadącym autobusie poruszasz się, czy nie. Uzasadnij swoje zdanie.

Czasami nie jesteśmy pewni, czy poruszamy się, czy też jesteśmy w spoczynku. W szczególności doznajemy takiego odczucia, gdy siedzimy w pociągu na stacji i za oknem widzimy drugi pociąg. W takiej sytuacji zastanawiamy się, czy pociąg za oknem ruszył, czy to my ruszyliśmy. Brakuje nam układu odniesienia, dzięki któremu moglibyśmy stwierdzić, co tak naprawdę jest w ruchu. Jest to względność ruchu.
Wyobraźmy sobie, że jedziemy windą. Winda przemieszcza się, ale my stoimy nieruchomo w jej wnętrzu. Czy w tym momencie się poruszamy, czy pozostajemy w stanie spoczynku? Aby odpowiedzieć na to pytanie, musimy ustalić układ odniesienia.

Inny przykład to satelity telekomunikacyjne. Anteny satelitarne służące do odbioru sygnału ustawione są w stałym położeniu, gdyż satelita znajduje się cały czas w tym samym miejscu na niebie. Czy to oznacza, że satelita się nie porusza? Odpowiedź brzmi: To zależy.

Teraz będziesz już umieć odpowiedzieć na pytanie, czy siedząc w pociągu, poruszasz się, czy nie. Względem peronu oczywiście poruszasz się, ale względem pociągu pozostajesz w stanie spoczynku.

Polecenie 4

Zastanów się i odpowiedz, czy osoba siedząca w autobusie może powiedzieć, że autobus jest nieruchomy, a świat przesuwa się za oknem. Uzasadnij swoje zdanie.

Podsumowanie

  • Ruch to przemieszczanie się dowolnego ciała względem innego ciała.

  • Podczas ruchu zostaje przebyta droga. Znając drogę oraz czas, w jakim została pokonana, można obliczyć prędkość ruchu.

Praca domowa
Polecenie 5.1

Podaj przykłady względności ruchu. Wskaż co najmniej dwa przykłady ruchu jednostajnego oraz dwa przykłady ruchu zmiennego.

Polecenie 5.2

Dwa pojazdy wyruszają w tej samej chwili z jednego miejsca w inne, ale jadą różnymi drogami. W jakim przypadku możliwe jest, by pojazd jadący szybciej dotarł na miejsce później niż jadący wolniej?

Słowniczek

droga

odległość, jaką pokonuje poruszające się ciało; mierzymy ją w metrach lub w innych, mniejszych albo większych jednostkach

prędkość

stosunek drogi pokonanej przez obiekt do czasu, w jakim została ona pokonana; wyrażamy ją w metrach na sekundę

ruch

zmiana położenia ciała fizycznego względem innego, wybranego ciała

ruch jednostajny

ruch, który odbywa się ze stałą prędkością

ruch opóźniony

ruch, w którego czasie prędkość stopniowo maleje

ruch przyspieszony

ruch, w którego czasie prędkość stopniowo rośnie

układ odniesienia

zbiór ciał, względem których opisujemy ruch danego obiektu

względność ruchu

właściwość ruchu polegająca na tym, że dane ciało może być w ruchu lub w spoczynku, w zależności od układu odniesienia

Zadania

Ćwiczenie 1
Ćwiczenie 2
Ćwiczenie 3
Ćwiczenie 4
Ćwiczenie 5