Задачи › Относительность движения, сложение скоростей

Мальчики и столбы

  1. Мальчики и столбы

    Санкт-Петербургская 2012/13, 7 кл.
    5/10

    Мальчик \(A\) идёт по прямолинейной дорожке со скоростью \(V = 2\) м/с. Слева от него, по параллельной дорожке, в ту же сторону двигаются ещё два мальчика: мальчик \(B\) идёт с той же скоростью \(V\), а мальчик \(C\) бежит со скоростью \(V' = 4\) м/с. Ещё левее, на расстоянии, равном расстоянию между дорожками, проходит линия электропередач, столбы которой отстоят друг от друга на расстояние \(a = 18\) м. В начальный момент времени все три мальчика и один из столбов находятся на одном уровне (см. рис., вид сверху). Постройте на графике зависимость от времени количества столбов, которые мальчик \(A\) видит в промежутке между двумя другими мальчиками. Размерами мальчиков, столбов и шириной дорожек пренебречь.

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Ответ

    График ступенчатый: число видимых столбов растёт на 1 каждые 3 с и на 1 убывает каждые 9 с; см. рисунок в решении.

    Решение

    Пусть за некоторое время мальчик \(A\) переместился в точку \(A'\). Мальчик \(B\) прошёл то же расстояние \(BB' = AA'\). Мальчик \(C\) двигался вдвое быстрее, поэтому точка \(C'\) вдвое дальше от \(B\), чем \(B'\). Отсюда \(AA' = BB' = B'C'\).

    Все столбы лежат на прямой \(KN\); точка \(K\) соответствует тому столбу, напротив которого все трое находились в начальный момент. Точки \(L\) и \(N\) — крайние левая и правая точки, которые мальчик \(A\) видит между двумя другими мальчиками. Треугольники \(A'B'C'\), \(B'LM\) и \(C'MN\) равны, поэтому \(KN\) в три раза больше \(AA'\). Значит, точка \(N\) движется со скоростью \(3v = 6\) м/с, а точка \(L\) — со скоростью \(v = 2\) м/с.

    Рисунок
    Рисунок

    Количество столбов между \(L\) и \(N\) растёт на единицу каждые \(a/(3v) = 3\) с (точка \(N\) достигает нового столба) и уменьшается на единицу каждые \(a/v = 9\) с (столб выходит из промежутка через \(L\)). Столбы добавляются на 3-й и 6-й секундах, на 9-й количество не меняется, затем снова появляются на 12-й и 15-й секундах, на 18-й не меняется — график построен на рисунке в ответе.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи