Скорость материальной точки — векторная величина, которая показывает, как быстро и в каком направлении изменяется положение точки в выбранной системе отсчёта.

Пусть за промежуток времени точка совершила перемещение . Мгновенная скорость равна пределу отношения перемещения ко времени при , то есть производной радиус-вектора:

Вектор мгновенной скорости направлен по касательной к траектории в сторону движения. Модуль вектора показывает быстроту движения точки.

Проекции скорости

Проекция скорости на каждую координатную ось равна производной соответствующей координаты по времени:

Аналогично:

Знак проекции показывает направление движения относительно выбранной оси: при координата растёт, при — уменьшается.

Сложение скоростей

Скорость зависит от системы отсчёта. В обозначениях кодификатора закон сложения скоростей имеет вид:

Здесь — скорость точки относительно первой системы отсчёта, — скорость точки относительно второй системы, а — скорость второй системы относительно первой.

Например, скорость пассажира относительно земли равна векторной сумме скорости пассажира относительно вагона и скорости вагона относительно земли.

Перемещение и путь по графику

При прямолинейном движении вдоль оси проекция перемещения численно равна алгебраической площади между графиком и осью времени.

Перемещение и путь по графику зависимости проекции скорости от времени

Обозначим через сумму площадей участков над осью времени, а через — сумму модулей площадей участков под осью. Тогда:

Путь учитывает движение в обоих направлениях, поэтому площади складывают без знаков:

Если график пересекает ось времени и меняет знак, точка меняет направление движения. Площадь имеет единицу длины: .

Важно

Для перемещения учитывают знак , а для пути — модуль каждой площади.

Коротко

  • Скорость — производная радиус-вектора по времени.
  • Проекции скорости равны производным соответствующих координат.
  • Скорости в разных системах отсчёта связаны законом сложения скоростей.
  • По графику перемещение находят как алгебраическую площадь, а путь — как сумму модулей площадей.