1. Дано уравнение движения $$x = -2 - 3t + 6t^2$$. Необходимо определить $$x_0$$, $$V_0$$, $$a$$, $$V(t)$$, $$x(2)$$, $$S(4)$$. Построить график $$V(t)$$.
Уравнение движения имеет вид:
$$x(t) = x_0 + V_0t + \frac{at^2}{2}$$
Сравнивая с заданным уравнением, получаем:
- Начальная координата: $$x_0 = -2 \text{ м}$$.
- Начальная скорость: $$V_0 = -3 \text{ м/с}$$.
- Ускорение: $$\frac{a}{2} = 6$$, следовательно, $$a = 12 \text{ м/с}^2$$.
- Уравнение скорости: $$V(t) = V_0 + at = -3 + 12t \text{ м/с}$$.
- Координата в момент времени t = 2 c: $$x(2) = -2 - 3 \cdot 2 + 6 \cdot 2^2 = -2 - 6 + 24 = 16 \text{ м}$$.
- Путь, пройденный за 4 секунды: Для начала найдем момент времени, когда скорость равна нулю. Это нужно, чтобы определить, меняет ли тело направление движения.
$$V(t) = -3 + 12t = 0$$
$$t = \frac{3}{12} = 0.25 \text{ с}$$.
Так как тело меняет направление движения, нужно найти путь до момента времени 0.25 с и после этого момента до 4 с.
Координата в момент времени t = 0.25 с:
$$x(0.25) = -2 - 3 \cdot 0.25 + 6 \cdot (0.25)^2 = -2 - 0.75 + 0.375 = -2.375 \text{ м}$$.
Путь от начальной точки до точки с координатой -2.375 м:
$$S_1 = |x(0.25) - x_0| = |-2.375 - (-2)| = |-0.375| = 0.375 \text{ м}$$.
Координата в момент времени t = 4 с:
$$x(4) = -2 - 3 \cdot 4 + 6 \cdot 4^2 = -2 - 12 + 96 = 82 \text{ м}$$.
Путь от точки с координатой -2.375 м до точки с координатой 82 м:
$$S_2 = |x(4) - x(0.25)| = |82 - (-2.375)| = 84.375 \text{ м}$$.
Общий путь:
$$S(4) = S_1 + S_2 = 0.375 + 84.375 = 84.75 \text{ м}$$.
График V(t) представляет собой прямую линию с угловым коэффициентом 12 и начальным значением -3.
График скорости от времени:
Ответ: $$x_0 = -2 \text{ м}$$, $$V_0 = -3 \text{ м/с}$$, $$a = 12 \text{ м/с}^2$$, $$V(t) = -3 + 12t \text{ м/с}$$, $$x(2) = 16 \text{ м}$$, $$S(4) = 84.75 \text{ м}$$
V(м/с)
|
| * (4, 45)
| /
| /
| /
| /
| /
| /
|/ * (0, -3)
----------+-------------------> t(c)
/
/
/
(Область отрицательных скоростей)
Ответ: $$x_0 = -2 \text{ м}$$, $$V_0 = -3 \text{ м/с}$$, $$a = 12 \text{ м/с}^2$$, $$V(t) = -3 + 12t \text{ м/с}$$, $$x(2) = 16 \text{ м}$$, $$S(4) = 84.75 \text{ м}$$