Две точки навстречу друг другу
4/10Две материальные точки движутся по одной прямой навстречу друг другу. В момент времени \(t=0\) скорости материальных точек \(V_1 = 12~\text{м/с}\) и \(V_2 = 8~\text{м/с}\). В процессе сближения ускорения материальных точек \(a_1 = 1{,}5~\text{м/с}^2\) и \(a_2 = 0{,}5~\text{м/с}^2\) постоянны и направлены противоположно соответствующим начальным скоростям.
При каком наименьшем начальном расстоянии \(L\) между точками не произойдёт столкновение точек в процессе движения?
Найдите показание \(T\) часов в тот момент, когда расстояние между точками будет наименьшим, если при \(t=0\) расстояние между точками было равно \(L\).
Найдите длину \(S_1\) пути, пройденного первой материальной точкой к моменту времени \(T\), когда расстояние между точками будет наименьшим.
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаПерейдите в систему отсчёта первой точки: там вторая точка движется с относительной скоростью и относительным ускорением, и задача сводится к торможению на тормозном пути.
Ответ1) \(L = 100~\text{м}\); 2) \(T = 10~\text{с}\); 3) \(S_1 = 51~\text{м}\).
Решение1. В системе отсчёта первой точки вторая движется с начальной скоростью \(U_{ОТН} = V_1 + V_2\) и ускорением \(a_{ОТН} = a_1 + a_2\), направленным против \(U_{ОТН}\). Тормозной путь при равнопеременном движении \[L = \frac{U_{ОТН}^2}{2a_{ОТН}} = \frac{(V_1+V_2)^2}{2(a_1+a_2)} = 100~\text{м}.\]
2. \(T = \dfrac{U_{ОТН}}{a_{ОТН}} = \dfrac{V_1+V_2}{a_1+a_2} = 10~\text{с}\).
3. Первая точка останавливается в момент \(t_1 = \dfrac{V_1}{a_1} = 8~\text{с}\). К этому моменту она проходит путь \(\dfrac{V_1t_1}{2} = 48~\text{м}\). За оставшиеся \(T - t_1 = 2~\text{с}\) она смещается назад на \(\dfrac{a_1(T-t_1)^2}{2} = 3~\text{м}\). Путь \[S_1 = \frac{V_1t_1}{2} + \frac{a_1(T-t_1)^2}{2} = 48 + 3 = 51~\text{м}.\]
Похожие задачи
- Исследование равноускоренного движения МОШ 2011/12, 9 кл.
- Равноускоренное движение Василисы МОШ 2011/12, 9 кл.
- Средняя скорость между ловушками Санкт-Петербургская 2012/13, 10 кл.
- Равноускоренное движение «Бельчонок» 2014/15, 11 кл.
- Тормозить или поворачивать «Бельчонок» 2014/15, 11 кл.
- Равноускоренное движение по таблице Курчатов 2015/16, 9 кл.