Задачи › Неравномерное движение, скорость как производная

Шайба со скоростью V0(1-t/T)

  1. Шайба со скоростью V0(1-t/T)

    Физтех 2024/25, 9 кл.
    4/10

    Шайба массой \(m = 0{,}2\) кг движется поступательно по гладкой горизонтальной плоскости. Скорость шайбы изменяется со временем по закону \(\vec V(t) = \vec V_0\left(1 - \dfrac{t}{T}\right)\), здесь \(\vec V_0\) — вектор начальной скорости, модуль начальной скорости \(V_0 = 4\) м/с, постоянная \(T = 2\) с.

    1. Найдите путь \(S\), пройденный шайбой за время от \(t = 0\) до \(t = 4T\).

    2. Найдите модуль \(F\) горизонтальной силы, действующей на шайбу.

    3. Найдите работу \(A\) силы \(F\) за время от \(t = 0\) до \(t = T\).

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    До остановки скорость меняется линейно, после остановки движение равноускоренное. Путь за равные промежутки времени при равноускоренном движении из состояния покоя относится как \(1:3:5:\dots\). Сила найдите из второго закона Ньютона: ускорение постоянно.

    Ответ

    1) \(S = 40~\text{м}\);  2) \(F = 0{,}4~\text{Н}\);  3) \(A = -1{,}6~\text{Дж}\).

    Решение

    Путь до остановки \(\dfrac{V_0T}{2}\), после остановки перемещения за последовательные равные промежутки времени относятся как нечётные числа натурального ряда.

    1. \(S = \dfrac{V_0T}{2}\,(1 + 1 + 3 + 5) = 5V_0T = 40\) м.

    2. По второму закону Ньютона \(\vec F = m\vec a = m\dfrac{\Delta\vec V(t)}{\Delta t} = -m\dfrac{\vec V_0}{T}\), по модулю \[F = \frac{mV_0}{T} = 0{,}2\cdot\frac42 = 0{,}4~\text{Н}.\]

    3. По теореме об изменении кинетической энергии \[A = \frac{mV^2(T)}{2} - \frac{mV_0^2}{2} = 0 - 0{,}2\cdot\frac{4^2}{2} = -1{,}6~\text{Дж}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи