Ruch jednostajny

Ruch jednostajny to forma ruchu, w którym ciało porusza się po linii prostej ze stałą prędkością. Oznacza to, że zarówno wartość prędkości, jak i jej kierunek pozostają niezmienne w całym przedziale czasowym. W praktyce przyjmuje się, że przyspieszenie tego ruchu jest równe zeru.

Definicja formalna

Jeśli v jest prędkością stałą, to dla dowolnych momentów czasu t₁ i t₂ zachodzi:

v = const   oraz   Δv = 0

Stąd następuje liniowa zależność pomiędzy przebywaną drogą s a upływem czasu t:

s = v·t + s₀

gdzie s₀ jest położeniem początkowym.

Równania ruchu

• Prędkość: v = const
• Droga: s(t) = s₀ + v·t
• Przyspieszenie: a = 0

W układzie współrzędnym jednowymiarowym równania te można zapisać w postaci wektorowej

𝐫(t) = 𝐫₀ + 𝐯·t

gdzie 𝐫 – wektor położenia, 𝐫₀ – wektor położenia początkowego, a 𝐯 – wektor stałej prędkości.

Graficzny opis

Na wykresie s(t) ruch jednostajny przedstawia się jako prostą przechodzącą przez punkt (0, s₀) o nachyleniu równym wartości prędkości v. W metodzie graficznej taka prosta ułatwia odczytywanie parametrów ruchu.

Przykłady i zastosowania

Do najprostszych przykładów ruchu jednostajnego należą:

• Jazda pociągu po torze, gdy przyspieszenie silnika jest wyłączone.
• Przemieszczanie się samochodu po autostradzie z ustaloną prędkością graniczną.
• Ruch planety w przybliżeniu po orbicie kołowej, gdy odległość od Słońca jest stała (w tym przybliżeniu ruch jest jednostajny wzdłuż odcinka okręgu).

Ruch jednostajny stanowi podstawowy przypadek w analizie bardziej złożonych układów, takich jak ruch jednostajnie przyspieszony czy ruch po zakrzywionej trajektorii.

Powiązane pojęcia

Warto zapoznać się również z następującymi artykułami:

• Ruch
• Prędkość
• Przyspieszenie
• Ruch jednostajnie przyspieszony
• Isaac Newton
• II zasada dynamiki Newtona
• Układ SI
• Metoda graficzna

Historia

Pierwsze formalne opisy ruchu jednostajnego pojawiły się w dziełach Isaaca Newtona ( XVII‑XVIII w.). Jego II zasada dynamiki pozwoliła rozróżnić ruchy ze stałą prędkością od ruchów przyspieszonych. W XIX wieku rozwijano metody pomiaru i prezentacji danych, co doprowadziło do wprowadzenia graficznych technik analizy w szkołach technicznych.

Bibliografia

1. Newton, I. „Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica”, 1687.
2. Halliday, D., Resnick, R., Walker, J. „Fundamentals of Physics”, 10. wyd., Wiley, 2013.
3. Wojtasik, J., „Podstawy fizyki. Tom I: Mechanika”, PWN, 2010.