Для решения задач, связанных с кинематикой прямолинейного равноускоренного движения, будем использовать следующие основные уравнения:
- ( v = v_0 + at ) — уравнение скорости.
- ( x = x_0 + v_0 t + \frac{1}{2}at^2 ) — уравнение координаты.
Где:
- ( v ) — скорость тела в момент времени ( t ),
- ( v_0 ) — начальная скорость тела,
- ( a ) — ускорение,
- ( t ) — время,
- ( x ) — координата тела в момент времени ( t ),
- ( x_0 ) — начальная координата тела.
Теперь перейдём к решению конкретных задач.
а) Найдите начальную скорость тела
Из условия известно, что через 8 секунд после начала движения скорость тела стала равной 108 км/ч. Переведём скорость в метры в секунду:
[ 108 \text{ км/ч} = 108 \times \frac{1000}{3600} \text{ м/с} = 30 \text{ м/с} ]
Используем уравнение скорости:
[ v = v_0 + at ]
Подставим известные значения:
[ 30 = v_0 + 2 \times 8 ]
[ 30 = v_0 + 16 ]
[ v_0 = 30 - 16 ]
[ v_0 = 14 \text{ м/с} ]
Начальная скорость тела ( v_0 ) равна 14 м/с.
б) Запишите уравнение скорости
Уравнение скорости имеет вид:
[ v = v_0 + at ]
Подставим значения ( v_0 ) и ( a ):
[ v = 14 + 2t ]
в) Постройте график скорости
График скорости ( v ) от времени ( t ) будет линейной функцией:
[ v = 14 + 2t ]
Это прямая линия, которая пересекает ось ( v ) в точке ( v = 14 \text{ м/с} ) и имеет наклон, равный 2 м/с².
г) Найдите скорость тела через 2 с после начала движения
Используем уравнение скорости:
[ v = v_0 + at ]
Подставим ( t = 2 ):
[ v = 14 + 2 \times 2 ]
[ v = 14 + 4 ]
[ v = 18 \text{ м/с} ]
Скорость тела через 2 секунды после начала движения равна 18 м/с.
д) Запишите закон движения
Закон движения имеет вид:
[ x = x_0 + v_0 t + \frac{1}{2}at^2 ]
Подставим значения ( x_0 ), ( v_0 ) и ( a ):
[ x = 200 + 14t + \frac{1}{2} \times 2 \times t^2 ]
[ x = 200 + 14t + t^2 ]
е) Найдите координату тела за 10 с
Используем закон движения:
[ x = 200 + 14t + t^2 ]
Подставим ( t = 10 ):
[ x = 200 + 14 \times 10 + 10^2 ]
[ x = 200 + 140 + 100 ]
[ x = 440 \text{ м} ]
Координата тела через 10 секунд после начала движения равна 440 м.