Ruch jednostajny i zmienny w doświadczeniu

Zapoznajmy się jeszcze w niektórych prostych doświadczeniach z innymi przykładami ruchów jednostajnego i zmiennego.

Przez bloczek A, umocowany u sufitu lub przy ścianie, przerzucamy grubszą nić, do której obydwu końców B i C przywiązujemy dwa jednakowe ciężarki. Długość nici powinna być o parę centymetrów większa od wysokości bloczka nad poziomem podłogi.

Ciężarki równoważą się wzajemnie i pozostają bez ruchu. Do jednego z nich B przyczepmy tak mały kawałek drucika w kółko zwiniętego, żeby przy lekkim nawet pociągnięciu tego ciężarka (B) mógł on, nie zatrzymując się, opadać aż ku samej podłodze ruchem jednostajnym. Ciężar odpowiednio dobranego drucika jest tu przeznaczony do zrównoważenia tarcia (na osi bloczka i samej nici o rowek na obwodzie tegoż bloczka), które w przeciwnym razie wywołałoby szybkie zatrzymanie się ciężarków (wytwarzając ruch opóźniony).

Dla sprawdzenia, czy ruch ciężarków w takich warunkach będzie jednostajny, zmierzmy np. z zegarkiem w ręku czas (w sekundach) potrzebny do przebycia przez ciężarki obydwu połówek całej odległości bloczka od podłogi. Czasy, odpowiadające tym połówkom drogi, powinny wypaść równe, o ile ruch był jednostajny.

Inaczej zjawisko przebiegnie, gdybyśmy jeden ze wspomnianych ciężarków B obciążyli nie tylko wymienionym drucikiem, lecz jeszcze dodatkową nadwyżką (np. drutem grubszym, parę razy zwiniętym). Wtedy po podniesieniu ciężarka z drucikami do pozycji możliwie najwyższej i pozostawieniu go samemu sobie zobaczylibyśmy, że obydwa ciężarki poruszają się coraz prędzej, a więc z szybkością zmienną. Byłby to zatem ruch zmienny, zwany jeszcze z powodu ciągłego wzrastania prędkości – ruchem przyśpieszonym.

Gdy ciężarek B uderzył już o podłogę, ujmijmy w palce koniec drugi sznurka (przy ciężarku C) i szarpnijmy go z lekka ku dołowi. Jakim ruchem zaczną się poruszać obydwa ciężarki, zanim nastąpi chwilowe ich zatrzymanie się i ruch przyśpieszony w kierunku odwrotnym do poprzedniego?

Przerobiwszy to doświadczenie, odpowiecie: „coraz wolniejszym“, a więc również ruchem zmiennym, ale z powodu zmniejszania się szybkości jego noszącym nazwę opóźnionego.

Gdy obserwujemy ruch kuli na powierzchni poziomej, np. kuli w kręgielni lub kuli, toczącej się po gładkim i poziomym stole, stwierdzamy, iż szybkość tych ciał w przeciągu krótkiego czasu nie ulega widocznej zmianie, stąd uważamy takie ruchy za jednostajne, naturalnie tylko w przybliżeniu. Wszak tarcie, chociaż małe, istnieje w każdym z tych wypadków i wywołuje zmniejszanie się prędkości, sprowadza więc nieustanną jej zmianę.

Puszczając kulę w dół po pochyłej o stół opartej desce (długość około 2 metr.) z wyżłobionym pośrodku półokrągłym rowkiem, zauważymy, że prędkość jej wyraźnie wzrasta w miarę zbliżania się ku powierzchni podłogi. Stanie się wprost przeciwnie, tj. prędkość maleć będzie (aż nastąpi zatrzymanie się kuli), gdy kulę popchniemy w górę po nachylonej desce. Zatem w pierwszym wypadku wytworzymy ruch przyśpieszony, w drugim opóźniony.