Вопрос:

9-суретте жолдың түзу сызықты бөлігінде дененің қозғалыс жылдамдығының уақытқа тәуелділік графигі берілген. 1) Қандай әр бөлігінде дене қандай үдеумен жүріп өткенін анықтаңдар. Дене қанша жол жүрді? Оның орын ауыстыруы қандай? 2) Дененің жылдамдыққа уақытқа тәуелді қозғалысының заңын жазыңдар. 3) Дененің бастапқы координатасы x₀ = 5 м болғандағы орын ауыстыру мен координаталардың уақытқа тәуелділік графигін салыңдар. Берілгені: I: 0–3 с, v: 0 → 6 м/с; II: 3–6 с, v = 6 м/с тұрақты; III: 6–12 с, v: 6 → 12 м/с; IV: 12–15 с, v: 12 → 0 м/с.

Ответ:

1) Үдеулер, жүрілген жол және орын ауыстыру

Үдеу формуласы: \(a=\frac{v_2-v_1}{t_2-t_1}\).

  1. I бөлік: \(a_1=\frac{6-0}{3-0}=2\text{ м/с}^2\).
  2. II бөлік: жылдамдық тұрақты, сондықтан \(a_2=0\).
  3. III бөлік: \(a_3=\frac{12-6}{12-6}=1\text{ м/с}^2\).
  4. IV бөлік: \(a_4=\frac{0-12}{15-12}=-4\text{ м/с}^2\).

Жол \(v(t)\) графигінің астындағы ауданға тең:

  • \(S_1=\frac{1}{2}\cdot3\cdot6=9\text{ м}\);
  • \(S_2=6\cdot3=18\text{ м}\);
  • \(S_3=\frac{6+12}{2}\cdot6=54\text{ м}\);
  • \(S_4=\frac{1}{2}\cdot3\cdot12=18\text{ м}\).

Жалпы жол: \(S=S_1+S_2+S_3+S_4=9+18+54+18=99\text{ м}\).

Графиктің барлық бөлігінде \(v\geq0\), сондықтан орын ауыстыру жолға тең: \(\Delta x=99\text{ м}\).

2) Жылдамдықтың уақытқа тәуелділік заңы

\[v(t)=\begin{cases}2t, & 0\leq t\leq3,\\6, & 3\leq t\leq6,\ , & 6\leq t\leq12,\\60-4t, & 12\leq t\leq15.\end{cases}\]

3) Орын ауыстырудың және координатаның заңдары

Бастапқы шарттар: \(s(0)=0\), \(x(0)=x_0=5\text{ м}\), әрі \(x(t)=5+s(t)\).

Орын ауыстыру:

\[s(t)=\begin{cases}t^2, & 0\leq t\leq3,\\6t-9, & 3\leq t\leq6,\\\frac{t^2}{2}+3t-27, & 6\leq t\leq12,\\99+12(t-12)-2(t-12)^2, & 12\leq t\leq15.\end{cases}\]

Координата:

\[x(t)=\begin{cases}5+t^2, & 0\leq t\leq3,\\6t-4, & 3\leq t\leq6,\\\frac{t^2}{2}+3t-22, & 6\leq t\leq12,\\104+12(t-12)-2(t-12)^2, & 12\leq t\leq15.\end{cases}\]

Негізгі нүктелер: \(s(0)=0\), \(s(3)=9\), \(s(6)=27\), \(s(12)=81\), \(s(15)=99\text{ м}\); \(x(0)=5\), \(x(3)=14\), \(x(6)=32\), \(x(12)=86\), \(x(15)=104\text{ м}\).

Жауабы: \(a_1=2\text{ м/с}^2\), \(a_2=0\), \(a_3=1\text{ м/с}^2\), \(a_4=-4\text{ м/с}^2\); \(S=99\text{ м}\); \(\Delta x=99\text{ м}\).