Как можно рассчитать время встречи двух велосипедов, если один из них движется с постоянной скоростью 18 км/ч и поднимается в гору с ускорением 20 см/с^2, а другой движется со скоростью 5,4 км/ч и спускается с горы с ускорением 0,2 м/с^2, при условии, что начальное расстояние между ними составляет 130 м?
Физика11 классКинематикарасчет времени встречивелосипедыскоростьускорениерасстояниефизика 11 класс
Для решения этой задачи нам нужно рассмотреть движение двух велосипедов и определить, когда они встретятся. Давайте разобьем решение на несколько шагов.
Шаг 1: Приведение единиц измерения к одной системеСначала преобразуем скорости в метры в секунду, так как расстояние дано в метрах.
Теперь определим уравнения движения для каждого велосипеда.
Теперь нам нужно найти время t, когда два велосипеда встретятся, то есть когда их позиции равны:
x1(t) = x2(t).
Подставим уравнения:
5t - 0,1t² = 130 + 1,5t + 0,1t².
Шаг 4: Приведение уравнения к стандартному видуПереносим все в одну сторону:
5t - 1,5t - 0,1t² - 0,1t² - 130 = 0.
Упрощаем:
3,5t - 0,2t² - 130 = 0.
Умножим уравнение на -5, чтобы избавиться от дробей:
1t² - 17,5t + 650 = 0.
Шаг 5: Решение квадратного уравненияТеперь мы можем использовать формулу для решения квадратного уравнения:
t = (-b ± √(b² - 4ac)) / 2a, где:
Сначала найдем дискриминант:
D = b² - 4ac = (-17,5)² - 4 * 1 * 650 = 306.25 - 2600 = -2253.75.
Поскольку дискриминант меньше нуля, это означает, что уравнение не имеет действительных корней, и велосипеды не встретятся.
Таким образом, мы пришли к выводу, что при заданных условиях два велосипеда не смогут встретиться.