Для решения задачи с уравнением движения тела ( x = -4 + 3t + 8t^2 ), разберем все пункты по порядку:
Начальная координата ( x_0 ):
Начальная координата ( x_0 ) — это значение ( x ) при ( t = 0 ).
Подставим ( t = 0 ) в уравнение движения:
[
x(0) = -4 + 3 \cdot 0 + 8 \cdot 0^2 = -4.
]
Следовательно, начальная координата ( x_0 = -4 ).
Начальная скорость ( v_0 ):
Начальная скорость ( v_0 ) — это значение скорости при ( t = 0 ). Скорость — это первая производная координаты по времени ( t ):
[
v(t) = \frac{dx}{dt} = \frac{d}{dt}(-4 + 3t + 8t^2) = 3 + 16t.
]
Подставим ( t = 0 ):
[
v(0) = 3 + 16 \cdot 0 = 3 \, \text{м/с}.
]
Следовательно, начальная скорость ( v_0 = 3 \, \text{м/с} ).
Ускорение ( a ):
Ускорение ( a ) — это вторая производная координаты по времени ( t ) или первая производная скорости по времени:
[
a(t) = \frac{dv}{dt} = \frac{d}{dt}(3 + 16t) = 16 \, \text{м/с}^2.
]
Ускорение постоянно и равно ( 16 \, \text{м/с}^2 ).
Уравнение скорости:
Как мы уже нашли выше, уравнение скорости:
[
v(t) = 3 + 16t.
]
Уравнение перемещения:
Уравнение перемещения (координаты) дано в условии задачи:
[
x(t) = -4 + 3t + 8t^2.
]
Характер движения тела:
Характер движения тела определяется постоянным ускорением ( a = 16 \, \text{м/с}^2 ). Такое движение называется равноускоренным движением. При ( t = 0 ) тело имеет начальную координату ( x_0 = -4 ) и начальную скорость ( v_0 = 3 \, \text{м/с} ). Со временем скорость тела увеличивается линейно, согласно уравнению ( v(t) = 3 + 16t ), а координата изменяется квадратично, согласно уравнению ( x(t) = -4 + 3t + 8t^2 ).
Построение графика скорости:
График скорости ( v(t) ) — это прямая линия, исходящая из точки ( v = 3 ) при ( t = 0 ) и имеющая наклон ( 16 ). На графике скорость увеличивается линейно с ростом времени.
График скорости ( v(t) = 3 + 16t ):
Для построения графика можно взять несколько точек:
- При ( t = 0 ):
[
v(0) = 3.
]
- При ( t = 1 ):
[
v(1) = 3 + 16 \cdot 1 = 19.
]
- При ( t = 2 ):
[
v(2) = 3 + 16 \cdot 2 = 35.
]
Соединяем эти точки (0, 3), (1, 19), (2, 35) и так далее, чтобы получить прямую линию.
v(m/s)
|
40 | *
|
35 | *
|
30 |
|
25 |
|
20 | *
|
15 |
|
10 |
|
5 | *
|
0 |________________________
0 1 2 3 t(s)
На графике видно, что скорость увеличивается линейно с течением времени.