Консультация № 185023
02.01.2012, 19:59
55.00 руб.
02.01.2012, 20:31
0 4 1
Здравствуйте! Прошу помощи в следующем вопросе:

Материальная точка движется прямолинейно. В момент времени t0=0 она имеет проекцию скорости v0x= -8м/с, координата которого x0= -4 м. В дальнейшем она движется так, что моменты времени t1 = 1 с, t2 = 3 с, t3 = 4 с, t4 = 6 с имеет проекции скорости соответственно v1x = -8 м/с, v2x =0 м/с, v3x = 4 м/с и v4x =0 м/с. Причем в рассматриваемые промежутки времени ускорение постоянно.
Определить среднюю скорость <v>. Построить в соответствующих масштабах графики зависимости скорости, ускорения, координаты и пути от времени.

По возможности прошу сопроводить решение развернутыми комментариями.

С уважением,
Botsman.

Обсуждение

Неизвестный
02.01.2012, 20:02
общий
хм... почему-то при вводе задвоились нижние индексы... хотя кнопку x[sub]2[/sub] точно нажимал по одному разу...
давно
Модератор
156417
2175
02.01.2012, 20:30
общий
Какой у Вас браузер? К сожалению этот скрипт не везде работает одинаково, в отдельных случаях он умудряется скопировать текст лишний раз.
Неизвестный
03.01.2012, 10:08
общий
Адресаты:
Да, очень похоже. Проблема была в Opera, Mozilla справился блестяще :)
давно
Мастер-Эксперт
17387
18346
03.01.2012, 16:35
общий
это ответ
Здравствуйте, Botsman!

По исходным данным о скорости материальной точки наносим на координатную плоскость Otv соответствующие точки и соединяем их отрезками прямых, учитывая, что в рассматриваемые промежутки времени ускорения постоянны. Получаем график зависимости v = v(t).



Из графика видно, что скорость v (м/с) как функция времени t (с) задаётся следующим образом:
- при 0 [$8804$] t [$8804$] 1 v(t) = -8 ,
- при 1 < t [$8804$] 4 v(t) = 4t - 12,
- при 4 < t [$8804$] 6 v(t) = 12 - 2t.
Как видно, в течение первого промежутка времени скорость постоянна и имеет отрицательное значение, т. е. материальная точка движется в отрицательном направлении оси Ox c неизменной по величине скоростью. В течение второго промежутка времени материальная точка движется с переменной скоростью, которая равномерно увеличивается от первоначального значения до конечного, становясь равной нулю в момент времени t = 3 с. В течение третьего промежутка времени скорость материальной точки равномерно убывает по величине, становясь вновь равной нулю в конце движения.

Находим соответствующие ускорения a (м/с2), дифференцируя по переменной t указанные выражения:
- при 0 [$8804$] t [$8804$] 1 a(t) = d(-8)/dt = 0,
- при 1 < t [$8804$] 4 a(t) = d(4t - 12)/dt = 4,
- при 4 < t [$8804$] 6 a(t) = d(12 - 2t)/dt = -2.
Т. е. в течение первого промежутка времени материальная точка движется без ускорения (равномерно, с постоянной скоростью), в течение второго - с постоянным положительным ускорением, в течение третьего - с постоянным отрицательным ускорением.

Строим соответствующий график зависимости a = a(t).



Соответствующие перемещения x (м) и пути s (м) находим, интегрируя выражения для v(t) по переменной t:
- при 0 [$8804$] t [$8804$] 1
x01 = 0[$8747$]1(-8)dt = -80[$8747$]1dt = -8t|01 = -8,
s01 = |x01| = 8;
- при 1 < t [$8804$] 3
x13 = 1[$8747$]3(4t - 12)dt = (2t2 - 12t)|13 = 18 - 36 - (2 - 12) = 8,
s13 = |x13| = 8;
- при 3 < t [$8804$] 4
x34 = 3[$8747$]4(4t - 12)dt = (2t2 - 12t)|34 = 32 - 48 - (18 - 36) = 2,
s34 = |x34| = 2;
- при 4 < t [$8804$] 5
x45 = 4[$8747$]5(12 - 2t)dt = (12t - t2)|45 = 60 - 25 - (48 - 16) = 3,
s45 = |x45| = 3;
- при 5 < t < 6
x56 = 5[$8747$]6(12 - 2t)dt = (12t - t2)|56 = 72 - 36 - (60 - 25) = 1,
s56 = |x56| = 1.

Находим текущие координаты и пути материальной точки:
- при t = 0 x(0) = 0, s(0) = 0;
- при t = 1 x(1) = x01 = -8, s(1) = s01 = 8;
- при t = 3 x(3) = x(1) + x13 = -8 + 8 = 0, s(3) = s(1) + s13 = 8 + 8 = 16;
- при t = 4 x(4) = x(3) + x34 = 0 + 2 = 2, s(4) = s(3) + s34 = 16 + 2 = 18;
- при t = 5 x(5) = x(4) + x45 = 2 + 3 = 5, s(5) = s(4) + s45 = 18 + 3 = 21;
- при t = 6 x(6) = x(5) + x56 = 5 + 1 = 6, s(6) = s(5) + s56 = 21 + 1 = 22.

Строим графики зависимостей x = x(t) и s = s(t).





Находим среднюю скорость:
- по перемещению
<v> = (x(6) - x(0))/t = (6 - 0)/6 = 1 (м/с);
- по пути
vср = (s(6) - s(0))/t = (22 - 0)/6 = 11/3 [$8776$] 3,67 (м/с).

Комментировать-то практически нечего. Поэтому если комментарии окажутся недостаточно развёрнутыми - милости просим в мини-форум консультации.

С уважением.
5
Спасибо!
Об авторе:
Facta loquuntur.
Форма ответа