Задачи › Относительность движения, сложение скоростей

Разгон паровоза

  1. Разгон паровоза

    ВсОШ 2020/21, 10 кл.
    5/10

    На трёх фотоснимках одного участка местности, сделанных с равными интервалами времени \(\tau\), запечатлён игрушечный паровоз и фрагменты шлейфа дыма от него. Наложенные друг на друга фотографии приведены на рисунке.

    Рисунок

    Зная, что, тронувшись с места, паровоз поехал на север с постоянным ускорением \(a = 0{,}4\) м/с\(^2\), и что в этот день дул западный ветер со скоростью \(u = 4\) м/с, найдите интервал времени \(\tau\) и на каком расстоянии от точки \(O\) находилась труба неподвижного паровоза. Цены делений шкал сетки по вертикали и горизонтали равны.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Средние скорости на двух последовательных участках пути связаны с ускорением через интервал \(\tau\). Смещение дыма за время между снимками даёт ещё одно соотношение между \(\tau\) и \(a\), \(u\).

    Ответ

    \(\tau = \dfrac{u}{2a} = 5\) с; паровоз стартовал на \(3s\) севернее точки \(O\), где \(s\) — цена деления сетки (\(s = 2{,}5\) м), то есть на \(7{,}5\) м.

    Решение

    Пусть цена деления шкалы расстояний равна \(s\). Скорости в конце первого, второго и третьего участков пути (от старта до первого снимка и между снимками) связаны равноускоренным движением с интервалом \(\tau\) между снимками. Из средних скоростей на участках, найденных по сетке, получаем, что паровоз начал движение за время \(\tau\) до первого снимка из точки, расположенной на \(3s\) севернее точки \(O\).

    Из рисунка видно, что за время прохождения паровозом третьего участка дым, выпущенный в конце второго участка, сдвинулся на восток на расстояние, определяемое ветром \(u\) и \(\tau\); сравнение с клетками сетки даёт \(\tau = \dfrac{u}{2a} = 5\) с. Цена деления при этом \(s = 2{,}5\) м (согласуется с \(a\tau^2/2 = 5\) м \(= 2s\)), поэтому начальная точка паровоза находилась на \(3s = 7{,}5\) м севернее точки \(O\).

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи