Шарик, пущенный вверх по наклонной плоскости, проходит последовательно два равных отрезка длиной l =1 м каждый и продолжает двигаться дальше. Первый отрезок шарик прошел за t= 5 секунд, второй за 3t секунд. Найти скорость v (в м/с) шарика в конце первого отрезка пути. Ответ дать с точностью до тысячных.
Для начала найдем ускорение шарика на наклонной плоскости. Используем уравнение равноускоренного движения:
l = vt + (1/2)at^2
Для первого отрезка (t = 5 секунд):
1 = v5 + (1/2)a5^2
1 = 5v + 12.5a
Уравнение (1)
Для второго отрезка (t = 3t секунд):
1 = v(3t) + (1/2)a(3t)^2
1 = 3vt + 4.5t^2a
Уравнение (2)
Теперь найдем соотношение между ускорениями на первом и втором отрезках:
a1 = a2*(3t)^2
a1 = 9a2t^2
Уравнение (3)
Из уравнений (1) и (2) найдем значения v и a:
Из уравнения (1):
v = (1 - 12.5a)/5
Уравнение (4)
Из уравнения (2):
1 = 3(1 - 12.5a)t + 4.5t^2a
1 = 3t - 37.5t^2a + 4.5t^2a
1 = 3t - 33t^2a
a = (3t - 1)/(33t^2)
Уравнение (5)
Подставляя (5) в (4):
v = (1 - 12.5(3t - 1)/(33t^2))/5
v = (1 - 37.5t + 12.5)/(165t^2)
v = (13.5 - 37.5t)/(165t^2)
v = 1.5(9 - 25t)/(33t^2)
v = 1.5(9/t - 25)/(33t)
v = 1.5(9/t - 25)(t/33)
v = 1.5(9t/33 - 25t/33)
v = 1.5(3/11 - 25/33)
v = 1.5(0.2727 - 0.7576)
v = 1.5(-0.4849)
v = -0.72735 м/с
Ответ: -0.727 м/с (шарик движется вниз).