Задачи › Неравномерное движение, скорость как производная

Винни-Пух и пробитый шарик

  1. Винни-Пух и пробитый шарик

    Росатом 2025/26, 10 кл.
    5/10

    Винни-Пух решил подняться на воздушном шарике за мёдом. В тот момент, когда Пух завис на шарике около дупла с пчёлами и уже приготовился доставать мёд, Пятачок выстрелил по пчёлам и пробил воздушный шарик. В результате Винни-Пух начал спускаться с ускорением, которое линейно возрастало с течением времени — от \(g/2\) в начальный момент времени до \(g\) в момент падения Пуха на землю (\(g\) — ускорение свободного падения). С какой скоростью упал Винни-Пух на землю, если он падал в течение \(\Delta t = 2\) с? \(g = 10\) м/с\(^2\).

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Ускорение растёт линейно, значит, скорость — квадратичная функция времени; сравните с равноускоренным движением.

    Ответ

    \(v = \dfrac{3}{4}\,g\,\Delta t = 15\) м/с.

    Решение

    Ускорение Винни-Пуха линейно зависит от времени: \[a(t) = \frac{g}{2} + kt ,\] где \(k\) — такое число, чтобы при \(t = \Delta t\) ускорение равнялось \(g\). Поэтому \(k = \dfrac{g}{2\,\Delta t}\), и \[a(t) = \frac{g}{2} + \frac{g\,t}{2\,\Delta t}.\] Поскольку ускорение меняется, нельзя напрямую использовать формулы равноускоренного движения, но можно провести аналогию. При равноускоренном движении скорость — линейная функция времени, а при линейной зависимости ускорения от времени скорость — квадратичная функция времени, обращающаяся в ноль при \(t = 0\) (в начальный момент Пух покоился): \[v(t) = \int_0^t a(t')\,dt' = \frac{g\,t}{2} + \frac{g\,t^2}{4\,\Delta t}.\] В момент падения \(t = \Delta t\) скорость равна \[v = \frac{3}{4}\,g\,\Delta t = 15~\text{м/с}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи