Задачи › Графики движения, путь как площадь

Скорость по графику ускорения

  1. Скорость по графику ускорения

    Белорусская 1995/96, заключительный этап, 9 кл. · №24472

    9-5. Материальная точка движется в положительном направлении оси \(X\) с переменным ускорением, график зависимости которого от пройденного пути представлен на рисунке. Определите скорость точки при движении вблизи отметки \(5\) м, если в начальный момент скорость точки была \(1{,}0\) м/с.

    Рисунок
    ▶ПодсказкаСкрыть: подсказка
    Подсказка

    Площадь под графиком зависимости ускорения от пути равна половине разности квадратов скоростей.

    ▶ОтветСкрыть: ответ
    Ответ

    \(v=\sqrt{v_0^2+2\bar a S}\approx 6{,}0\text{ м/с}\).

    ▶РешениеСкрыть: решение
    Решение

    9-5. Задача решается весьма просто, если обратить внимание, на то, что

    площадь под кривой ускорения в зависимости от пути численно равна половине разности квадратов скоростей:

    \[aS = \frac{v^2 - v_0^2}{2}.\tag{1}\]

    Рисунок

    Это очевидно для равноускоренного движения; для переменного движения достаточно разбить весь график на маленькие прямоугольники и просуммировать их площади. Другими словами, если усреднить ускорение по пути (значение \(\bar{a} = 3{,}5\,\text{м}/\text{с}^2\) обозначено на рисунке пунктиром), то из (1) следует окончательное выражение:

    \[v = \sqrt{v_0^2 + 2\bar{a}S},\]

    численное значение \(v = 6{,}0\,\text{м}/\text{с}\).

    Прочитали решение — спросите себя, как можно было до этого додуматься. А через день-два решите задачу заново, не подглядывая.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиНашли ошибку?

Похожие задачи