График ускорения и скорости
Графики ускорения, скорости и координаты связаны производными и площадями: наклон графика показывает скорость изменения величины, а площадь под графиком — накопленное изменение другой величины. Эти правила помогают читать графики движения и решать задачи на движение.
Основные связи
На графике \(x(t)\) средний наклон секущей даёт среднюю скорость, а наклон касательной — мгновенную скорость. На графике \(v(t)\) наклон показывает ускорение. Если график горизонтален, соответствующая величина постоянна: горизонтальный участок \(v(t)\) означает \(a=0\), а горизонтальный участок \(x(t)\) — покой.
Скорость тела постоянна и равна \(4\ \text{м/с}\) в течение \(3\ \text{с}\). На графике \(v(t)\) это прямоугольник с основанием \(3\ \text{с}\) и высотой \(4\ \text{м/с}\). Его площадь равна \(12\ \text{м}\), значит, перемещение тела составляет \(12\ \text{м}\). Если скорость положительна, координата увеличивается.
Площадь под графиком \(v(t)\) даёт перемещение, а не скорость. Наклон этого же графика даёт ускорение. Площадь под графиком \(a(t)\) даёт изменение скорости, а не пройденный путь. Для пути нужно учитывать знак скорости или складывать модули перемещений на отдельных участках.
Что означает площадь под графиком \(a(t)\) на интервале времени?
Эти правила применяют в инерциальных системах отсчёта; при выборе ускоренной системы отсчёта сначала нужно учитывать особенности такой системы. Знак площади важен: участки графика ниже оси времени дают отрицательное изменение.
Главное
- Наклон \(x(t)\) — скорость, наклон \(v(t)\) — ускорение.
- Площадь под \(v(t)\) — перемещение, площадь под \(a(t)\) — изменение скорости.
- Площадь и перемещение учитывают знак; путь может быть больше модуля перемещения.