Для решения данной задачи используем уравнения движения с постоянным ускорением. Пусть ( s_1 = 30 ) см — путь, пройденный за первые 5 секунд, и ( s_2 = 80 ) см — путь, пройденный за следующие 5 секунд. Нам нужно определить начальную скорость ( v_0 ) и ускорение ( a ) тела.
Уравнения движения
Для равноускоренного движения путь ( s ) можно выразить следующим образом:
[ s = v_0 t + \frac{1}{2} a t^2 ]
Первый интервал времени (0–5 с)
Для первых 5 секунд:
[ s_1 = v_0 \cdot 5 + \frac{1}{2} a \cdot 5^2 ]
Подставим известные значения:
[ 30 = 5v_0 + \frac{25}{2}a ]
Второй интервал времени (5–10 с)
Для следующих 5 секунд (всего 10 секунд):
[ s_2 + s_1 = v_0 \cdot 10 + \frac{1}{2} a \cdot 10^2 ]
Подставим известные значения:
[ 110 = 10v_0 + 50a ]
Система уравнений
Таким образом, у нас есть система из двух уравнений:
- ( 30 = 5v_0 + \frac{25}{2}a )
- ( 110 = 10v_0 + 50a )
Решение системы уравнений
Первое уравнение:
[ 30 = 5v_0 + \frac{25}{2}a ]
Умножим его на 2 для удобства:
[ 60 = 10v_0 + 25a ]
Теперь у нас есть два уравнения:
- ( 60 = 10v_0 + 25a )
- ( 110 = 10v_0 + 50a )
Вычтем из второго уравнения первое:
[ (110 = 10v_0 + 50a) - (60 = 10v_0 + 25a) ]
Получим:
[ 50 = 25a ]
Отсюда находим ускорение:
[ a = 2 \, \text{см/с}^2 ]
Подставим значение ускорения в первое уравнение:
[ 60 = 10v_0 + 25 \times 2 ]
[ 60 = 10v_0 + 50 ]
[ 10 = 10v_0 ]
[ v_0 = 1 \, \text{см/с} ]
Ответ
Начальная скорость тела ( v_0 = 1 \, \text{см/с} ) и ускорение ( a = 2 \, \text{см/с}^2 ).