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匀速运动

匀速运动,也称为等速度运动等速直线运动等速度直线运动

假设一个物体在每一段相同的时间内的移动距离都相等的话,则此现象我们称之该物体为等速度直线运动,简称为等速度运动。

此种运动的性质特性为,在同等大小的时间内,该物体的位移(起点到终点的直线距离)大小皆相等,而且该物体的运动方向也会保持初始的方向不变,(此物体不受力或是其合力为零)。物体的速度呈现某一定值不变,该物体会在一直线上成运动状态,且在任意相等的时间间隔中通过的位移均会相等。

由于速度v是一种矢量,速度矢量为定值的时候表示其大小、方向都不会发生变化,该物体的的加速度a会等于0呈现定值状态,因此等速度直线运动是等加速度直线运动中的一个特例(加速度为零的等加速度运动),但根据大学入学考试中心对106年大学入学指定科目考试物理科试题解释,“速度不变,为匀速运动,而非变速运动中的等加速运动” 。依照牛顿第一运动定律静者恒静,动者恒动(即为俗称的惯性定律)来说,在不受任何外力或是所受外力之合为零的状态下,运动中的物体定会保持等速度直线运动(静止的物体依然会保持静止状态),由此可知上述之牛顿定律也可说明等速度运动的运动状态。

等速度的运动,是种速度、方向都相等的运动,依此定义解释可得匀速运动、等速度运动、等速度直线运动以上三项均会相等,

  • 运动的轨迹必定呈一条直线、运动的快慢大小相同(速率大小也相同)、其运动的方向不会发生变化。

由上面的叙述可推得以下两项结论 1.匀速运动必定为等速率运动 2.等速率运动不一定为等速度运动,除了静止不动的物体以外,等速度运动可以说是很简单的运动方式,在理想的环境状况之下,其运动的表现充斥着生活的每个角落。

等速度直线运动的a-t图与v-t图的比较

1.等速度直线运动的a-t图为一斜线

2.等速度直线运动的v-t图为一水平线

3.等速度直线运动的位移s大小为s=v×t(即为v-t图曲线下的面积)

与参考系的关系

运动总是相对于另一个物体或参考系的,所以在一个参考系内是匀速运动的物体,相对于另一个参考系的运动就不一定是匀速运动了,特别当另一个参考系是非惯性参考系的时候。例如:在一个相对地面正在转弯的轮船甲板上,相对于甲板做匀速运动的小球,在船上人看来是匀速直线运动;但在地面上的人看来,小球相对地面就是随船运动加相对船直线运动的合运动,这显然是个曲线运动。

实际应用

事实上,匀速直线运动并不常见。因为物体做匀速直线运动的条件是不受外力或者所受的力为平衡力。但是我们可以把一些运动近似地看成是匀速直线运动,可用公式v=s/t求得他们的平均运动速度。公式中,s为位移,v为速度,t为发生位移a所用的时间。例如:一理想物体经过水平且摩擦力趋近于零的光滑表面即是等速直线运动。

Ex: 1. 等速度就是一个物体在运动的时候以一个固定相同的速度在运动,而要达成等速度必须考虑此物体的速率大小相同,而且方向要固定不能改变。

2. 等速率的话只需要考虑速率的大小,所以要厘清这两个的差异,最重要的观念就是方向,举个例子来说时钟上的秒针以一个固定的速率在移动,因为每一秒都走一格,所以他是等速率运动,但他在每一秒的方向都不同,所以他不是等速度运动。由此可知等速度跟等速率最决定性的差异在于方向。

等速度运动在于现实生活中几乎不存在,因为现实生活中有太多的外界干扰因素,风造成的摩擦力,地吸引力,万有引力,离心力,碰撞力,拉力推力皆是影响是否能形成等速度运动的原因之一,如果像要行程等速度运动的话必须克服以上这些影响力才能确保此运动为等速度运动,所以我们只能以理想状态为前提下去做这些实验但是那是理论状态并不是真实状态,若要计算出真实状态的话必须把以上条件甚至更多条件影响考虑进去计算才可能算出实际的等速度运动状态。

注解

  1. ^ 由于船是一个受法向力而做变速运动,因而相对地面这个惯性系是一个非惯性系。

参见


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