Вопрос 1. Какова была скорость тела в начальный момент времени?
Дана следующая информация:
- Ускорение ( a = 2 \, \text{м/с}^2 ),
- Время движения ( t = 3 \, \text{с} ),
- Пройденный путь ( S = 60 \, \text{м} ).
Формула для определения пути при равномерно ускоренном движении:
[
S = v_0 t + \frac{1}{2} a t^2,
]
где:
- ( v_0 ) — начальная скорость,
- ( t ) — время,
- ( a ) — ускорение.
Подставим известные значения:
[
60 = v_0 \cdot 3 + \frac{1}{2} \cdot 2 \cdot 3^2.
]
Упростим выражение:
[
60 = 3v_0 + \frac{1}{2} \cdot 2 \cdot 9,
]
[
60 = 3v_0 + 9.
]
Вычислим ( v_0 ):
[
3v_0 = 60 - 9,
]
[
3v_0 = 51,
]
[
v_0 = \frac{51}{3} = 17 \, \text{м/с}.
]
Ответ: ( v_0 = 17 \, \text{м/с} ) (5-й вариант ответа).
Вопрос 2. С каким ускорением двигался поезд?
Дана информация:
- Время движения ( t = 20 \, \text{с} ),
- Пройденный путь ( S = 340 \, \text{м} ),
- Конечная скорость ( v = 19 \, \text{м/с} ).
Формула для конечной скорости:
[
v = v_0 + a t,
]
где:
- ( v_0 ) — начальная скорость,
- ( a ) — ускорение,
- ( t ) — время.
Также формула для пути:
[
S = v_0 t + \frac{1}{2} a t^2.
]
Из первого уравнения выразим ускорение ( a ):
[
a = \frac{v - v_0}{t}.
]
Подставим это выражение в формулу пути:
[
S = v_0 t + \frac{1}{2} \cdot \frac{(v - v_0)}{t} \cdot t^2.
]
Упростим:
[
S = v_0 t + \frac{1}{2} (v - v_0) t.
]
Подставим известные значения:
[
340 = v_0 \cdot 20 + \frac{1}{2} (19 - v_0) \cdot 20.
]
Распределим ( 20 ) внутри скобок:
[
340 = 20v_0 + 10 (19 - v_0).
]
Упростим:
[
340 = 20v_0 + 190 - 10v_0.
]
[
340 = 10v_0 + 190.
]
Вычислим ( v_0 ):
[
10v_0 = 340 - 190,
]
[
10v_0 = 150,
]
[
v_0 = \frac{150}{10} = 15 \, \text{м/с}.
]
Теперь найдем ускорение. Используем формулу:
[
a = \frac{v - v_0}{t}.
]
Подставим известные значения:
[
a = \frac{19 - 15}{20}.
]
Вычислим:
[
a = \frac{4}{20} = 0,2 \, \text{м/с}^2.
]
Ответы:
- Ускорение ( a = 0,2 \, \text{м/с}^2 ) (1-й вариант ответа).
- Начальная скорость ( v_0 = 15 \, \text{м/с} ) (3-й вариант ответа).