Консультация № 197330
06.12.2019, 23:46
0.00 руб.
0 6 1
Здравствуйте! Уважаемые эксперты, помогите решить задачу.
Велосипедист и автомобиль подъезжают по перпендикулярным дорогам к перекрестку. Они движутся с постоянными скоростями V1=10 м/с у велосипедиста и V2=24 м/с у автомобиля. Через некоторое время после того, как велосипедист проехал перекресток, расстояние между ним и автомобилем, которое до этого момента уменьшалось, оказалось равно 60 м, а затем оно начало увеличиваться. На каком расстоянии от перекрестка окажется велосипедист в тот момент, когда автомобиль достигнет перекрестка? Ответ запишите в метрах, округлив до целого числа.

Обсуждение

давно
Посетитель
403522
4
08.12.2019, 11:40
общий
Уважаемые эксперты, спасибо вам за помощь! Этот портал просто находка для таких горемычных физиков как я! Помогите, пожалуйста с решением. У меня выходит время на сдачу!
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
08.12.2019, 12:19
общий
Уважаемые колеги, сообщите сюда пожалуйста, если кто-то уже начал решать эту задачу.
Иначе я приступлю к ней ч-з 5 часов.
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
08.12.2019, 17:20
общий
это ответ
Здравствуйте, Kristina!
Дано : V1=10 м/с , V2=24 м/с , Dm = 60 м .
Вычислить b .
Решение: Поместим карту перекрёстка на координатную плоскость. Пусть велосипед едет слева направо по оси 0X, а автомобиль едет по перпендикулярной дороге вдоль оси 0Y снизу вверх к перекрёстку в центре начала координат.
Уравнение движения автомобиля опишем простейшей формулой y(t) = V2·t . В момент t=0 автомобиль пересекает перекрёсток ( y(0) = 0 ) .
Уравнение движения велосипеда x(t,b) = V1·t + b чуть сложнее изза добавки b - искомое расстояние от перекрёстка в момент t=0 .

Расстояние м-ду 2мя точками X1,Y1 и X2,Y2 на плоскости вычисляется, как корень
[$8730$][(X1-X2)2 + (Y1-Y2)2]
В нашем упрощённом случае D(t,b) = [$8730$][(x(t,b))2 + (y(t))2]

Чтоб связать Dm = 60м (минимальную дистанцию м-ду велосипедом и автомобилем) с параметрами движения, возьмём производную дистанции D(t,b) по времени и приравняем эту производную нулю.
Получим систему из 2х уравнений D(t,b)=Dm и dD(t,b)/dt = 0

Решать эту систему Вы можете любым удобным Вам способом. Я делаю вычисления в приложении ru.wikipedia.org/wiki/Mathcad . Маткад вычисляет всё быстро и страхует от ошибок типа "человеческий фактор". Маткад-скриншот прилагаю. Я добавил в него подробные комментарии зелёным цветом.

Маткад возвратил 2 решения системы. Второе решение (t2=+0,96 сек и b2 = -65м) соответствует случаю, когда автомобиль первым пересекает перекрёсток. Этот вариант игнорируем, как НЕ соответствующий условию задачи.

Ответ : Когда автомобиль достигнет перекрестка, велосипедист будет на расстоянии 65 м от перекрёстка.
Кратчайшее расстояние 60 м между участниками движения происходит на 0,96 сек раньше.
Если что-то непонятно в решении, задавайте вопросы в минифоруме.
При необходимости Маткад может создать анимированный график движения (пример см в Ответе на "2 катера разминулись" rfpro.ru/question/197278 ).
5
Очень мне помогли!
давно
Посетитель
403522
4
08.12.2019, 21:42
общий
Адресаты:
Владимир Николаевич, спасибо большое за решение, но я не поняла как вы получили производную дистанции по времени, а если быть точнее, что такое d и dt?
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
09.12.2019, 14:25
общий
09.12.2019, 14:33
Адресаты:
Вы спрашивали "как вы получили производную дистанции по времени…?" - Если Вы вообще забыли, что такое Производная, то я задал на Google.ru поиск по фразе "производная школьная функция" и выбрал для Вас из находок самые простенькие статьи :
Смысл понятия производной в школьном курсе математики Ссылка1 ,
Как найти производную? Примеры решений Ссылка2 ,
Производная функции. Геометрический смысл производной Ссылка3 ,
Решение производной для чайников: определение, как найти, примеры решений Ссылка4
ПроизводнаяОнлайн+Прикладное использование Ссылка5

"что такое d и dt ?" - Когда Вы прочтёте выше-рекомендованные статьи, то Вам станет ясно, что для функции y(x) формула взятия производной пишется так :
y'(x) = dy / dx

В Вашей задаче для функции D(t,b) формула взятия производной по арументу t запишется аналогично:
D'(t,b) = dD(t,b) / dt (в этой операции b - константа).

Вам повезло : в Вашей задаче очень простая функция, её легко обозреть и понять одним взглядом. Но бывают громоздкие функции длиной более ширины экрана. В формуле взятия производной длинных функций типа
D'(t,b) = dО-о-о-чень длиннная функция / dt трудно сразу понять, что это производная, когда окончание "/ dt" на другой строке или странице. Поэтому профессиональные математики и разработчики вычислительных приложений типа Матлаб, Маткад пере-группировывают синтаксис в чуть-оличающийся :
D'(t,b) = d/dt О-о-о-чень длиннная функция …
Здесь сразу видно , что после фрагмента d/dt взятия производной следует длинная функция, окончание которой иногда можно игнорировать (как например можно игнорировать знаменатель с радикалом в Вашей производной).

Вам не обязательно ссылаться на Маткад в своём Ответе преподавателю. Мне Маткад нужен избавиться от частых ошибок и проверить результат. Без Маткада я даже не догадываюсь, что допустил ошибку.
А у Вас уже есть готовый и проверенный Ответ. Для взятия производной
D'(t,b) = dD(t,b) / dt Вы можете использовать правило "Производная сложной функции : Если сложную функцию y = f(g(x)) можно представить как 2 простые y = f(u) и u = g(x) , то производная
y'x = y'(u)u·u'(x)x , где нижний индекс обозначает переменную, по кот-й производится дифференцирование
".

У Вас D(t,b) = [$8730$](676·t2 + 20·b·t + b2)
Делаете замену : U(t,b) = 676·t2 + 20·b·t + b2
Тогда D(t,b) = U(t,b)1/2
D'(t,b) = D'(u)u·U'(t,b)1/2t = (1/2)·U-1/2·(676·t + 20·b) = 2·(338·t + 5b) / [$8730$](676·t2 + 20·b·t + b2)

В операции приравнивания этой производной нулю, можно игнорить знаменатель и обработать т-ко часть числителя
338·t + 5b = 0 (именно этот множитель обнуляет производную)
Выразив из него t = -5·b/338 , подставляете его во второе уравнение системы
D(t,b) = Dm вместо t , и получаете искомое значение b .
Надеюсь, я понятно растолковал?
давно
Посетитель
403522
4
11.12.2019, 15:06
общий
Адресаты:
Спасибо Вам огромное, теперь поняла
Форма ответа