Задача по физике Бегун решил совершить забег по стадиону, часть траектории
которого изображена на рисунке. Он начал забег из точки А,
двигаясь с постоянным ускорением до точки В. Далее спортсмен
подустал и его ускорение стало равным 0, скорость,
соответственно, стала постоянной. Определите, во сколько раз
t1, за которое бегун пробежал участок АВ меньше, чем t2, за
которое он пробежал участок ВС. Ответ округлите до десятых

20 Ноя 2019 в 19:50
730 +1
0
Ответы
1

Для решения этой задачи нам нужно обратиться к формуле равноускоренного движения:

[ s = v_0t + \frac{at^2}{2} ]

Для участка AB, где бегун двигается с ускорением:
[ s{AB} = v{0AB}t_1 + \frac{a t1^2}{2} ]
где ( v{0AB} ) - начальная скорость на участке AB, а ( a ) - ускорение.

Для участка BC, где бегун движется с постоянной скоростью:
[ s{BC} = v{BC}t2 ]
где ( v{BC} ) - скорость на участке BC.

Из условия задачи известно, что скорость на участке BC стала постоянной, то есть скорость в точке B равна скорости на участке BC. Также известно, что в точке B скорость bегуна равна ( v_{0AB} + a \cdot t_1 ).

Теперь можем составить систему уравнений:
[ v_{0AB} + a \cdot t1 = v{BC} ]
[ v{0AB} = v{BC} - a \cdot t_1 ]

Также можем выразить скорость на участке BC через скорость на участке AB:
[ v{BC} = v{0AB} + a\cdot t_1 + a\cdot t2 ]
[ v{BC} = v_{0AB} + a \cdot (t_1 + t_2) ]

Теперь подставляем полученные выражения в формулы для участков AB и BC:
[ s{AB} = (v{0AB} - a \cdot t_1) \cdot t_1 + \frac{a \cdot t1^2}{2} = v{0AB} \cdot t_1 - a \cdot t_1^2 + \frac{a \cdot t1^2}{2} = v{0AB} \cdot t_1 - \frac{a \cdot t_1^2}{2} ]

[ s{BC} = (v{0AB} + a \cdot t_1) \cdot t2 = v{0AB} \cdot t_2 + a \cdot t_1 \cdot t_2 ]

Теперь можем поделить время на участке AB на время на участке BC:
[ \frac{t_1}{t2} = \frac{v{0AB} \cdot t_1 - \frac{a \cdot t1^2}{2}}{v{0AB} \cdot t_2 + a \cdot t_1 \cdot t_2} = 1 - \frac{a \cdot t1}{2v{0AB}} \cdot \frac{1}{1 + \frac{1}{t2/v{0AB}}} ]

Поскольку ( v{0AB} = v{BC} - a \cdot t1 ) и ( v{BC} = v_{0AB} + a \cdot (t_1 + t_2) ), можно выразить ( t2/v{0AB} ) через параметр ( \alpha = t_2/t_1 ):
[ \frac{t2}{v{0AB}} = \frac{t2}{v{BC} - a \cdot t_1} = \frac{t2}{v{0AB} + a \cdot (t_1 + t_2) - a \cdot t_1} ]
[ \frac{\alpha}{1 - \alpha} = \frac{t2}{v{0AB}} ]
[ \frac{1}{1 - \alpha} = \frac{t1}{v{0AB}} ]

Теперь можно подставить значение времени на участке AB через параметр ( \alpha ):
[ \frac{t_1}{t_2} = 1 - a \cdot \frac{t1}{2v{0AB}} \cdot \frac{1}{1 + \frac{1}{t2/v{0AB}}} = 1 - \frac{a \cdot t_1}{2 \cdot t_1} \cdot (1 - \alpha) = 1 - \frac{a}{2} \cdot (1 - \alpha) ]

Таким образом, соотношение времени на участках AB и BC равно:
[ \frac{t_1}{t_2} = 1 - \frac{a}{2} \cdot (1 - \alpha) ]

Поскольку ( a ) - ускорение, причем ( a > 0 ), а ( a = \frac{v{BC} - v{0AB}}{t1} > 0 ), то ( v{BC} > v_{0AB} ), то ( \alpha < 1 ). Следовательно, ( (1 - \alpha) > 0 ) и ( \frac{a}{2} \cdot (1 - \alpha) < \frac{a}{2} ). То есть, время на участке AB меньше времени на участке BC.

Таким образом, во сколько раз времени на участке AB меньше времени на участке BC:
[ \frac{t_1}{t_2} = 1 - \frac{a}{2} \cdot (1 - \alpha) = 1 - \frac{a}{2} + \frac{a \alpha}{2} ]
[ \frac{t_1}{t_2} = 1 - \frac{a}{2} + \frac{a t_2}{2 t_1} ]

Ответ округлите до десятых.

19 Апр 2024 в 01:19
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир