Скорость
Скорость – это количественная характеристика движения тела.
Средняя скорость – это физическая величина, равная отношению
вектора перемещения 
точки к промежутку времени
Δt, за который произошло это перемещение. Направление вектора средней скорости
совпадает с направлением вектора перемещения 
.
Средняя скорость определяется по формуле:
Мгновенная скорость, то есть скорость в данный момент времени – это
физическая величина, равная пределу, к которому стремится средняя скорость при
бесконечном уменьшении промежутка времени Δt:
Иными словами, мгновенная скорость в данный момент времени – это отношение очень малого
перемещения к очень малому промежутку времени,
за который это перемещение произошло.
Вектор мгновенной скорости направлен по касательной к траектории движения тела (рис. 1.6).
Рис. 1.6. Вектор мгновенной скорости.
В системе СИ скорость измеряется в метрах в секунду, то есть единицей скорости
принято считать скорость такого равномерного прямолинейного движения, при котором
за одну секунду тело проходит путь в один метр. Единица измерения скорости обозначается
м/с. Часто скорость измеряют в других единицах. Например, при измерении скорости
автомобиля, поезда и т.п. обычно используется единица измерения километр в час:
1 км/ч = 1000 м / 3600 с = 1 м / 3,6 с
или
1 м/с = 3600 км / 1000 ч = 3,6 км/ч
Сложение скоростей
Скорости движения тела в различных системах отсчёта связывает между собой классический
закон сложения скоростей.
Скорость тела относительно неподвижной системы отсчёта равна сумме
скоростей тела в подвижной системе отсчёта и самой подвижной системы
отсчёта относительно неподвижной.
Например, пассажирский поезд движется по железной дороге со скоростью 60 км/ч.
По вагону этого поезда идет человек со скоростью 5 км/ч. Если считать железную
дорогу неподвижной и принять её за систему отсчёта, то скорость человека относительно
системы отсчёта (то есть относительно железной дороги), будет равна сложению
скоростей поезда и человека, то есть
60 + 5 = 65, если человек идёт в том же направлении, что и поезд
и
60 – 5 = 55, если человек и поезд движутся в разных направлениях
Однако это справедливо только в том случае, если человек и поезд движутся по одной линии.
Если же человек будет двигаться под углом, то придётся учитывать этот угол, вспомнив о том,
что скорость – это векторная величина.
А теперь рассмотрим описанный выше пример более подробно – с деталями и картинками.
Итак, в нашем случае железная дорога – это неподвижная система отсчёта.
Поезд, который движется по этой дороге – это подвижная система отсчёта.
Вагон, по которому идёт человек, является частью поезда.
Скорость человека относительно вагона (относительно подвижной системы отсчёта) равна 5 км/ч.
Обозначим её буквой 
Ч.
Скорость поезда (а значит и вагона) относительно неподвижной системы отсчёта
(то есть относительно железной дороги) равна 60 км/ч. Обозначим её буквой
В. Иначе говоря, скорость
поезда – это скорость подвижной системы отсчёта относительно неподвижной системы отсчёта.
Скорость человека относительно железной дороги (относительно неподвижной системы отсчёта)
нам пока неизвестна. Обозначим её буквой 
.
Свяжем с неподвижной системой отсчёта (рис. 1.7) систему координат ХОY,
а с подвижной системой отсчёта – систему координат XПОПYП
(см. также раздел Система отсчёта).
А теперь попробуем найти скорость человека относительно неподвижной системы отсчёта,
то есть относительно железной дороги.
За малый промежуток времени Δt происходят следующие события:
- Человек перемещается относительно вагона на расстояние
Ч
- Вагон перемещается относительно железной дороги на расстояние B
Тогда за этот промежуток времени перемещение человека относительно железной дороги:
= Ч + B
Это закон сложения перемещений. В нашем примере перемещение человека
относительно железной дороги равно сумме перемещений человека относительно вагона и
вагона относительно железной дороги.
Рис. 1.7. Закон сложения перемещений.
Закон сложения перемещений можно записать так:
= Δ
Ч • Δt
+ Δ
B • Δt
Скорость человека относительно железной дороги равна:
= / Δt
Так как
= Ч + B
то
Скорость человека относительно вагона:
ΔЧ = Ч / Δt
Скорость вагона относительно железной дороги:
ΔB = B / Δt
Поэтому скорость человека относительно железной дороги будет равна:
= ΔЧ + ΔB
Это закон
сложения скоростей:
Скорость тела относительно неподвижной системы отсчёта равна сумме скоростей тела в подвижной системе отсчёта и скорости самой подвижной системы отсчёта относительно неподвижной.
