Задачи › Движение по окружности

Настоящий гонщик

  1. Настоящий гонщик

    Курчатов 2024/25, 9 кл.
    3/10

    Гоночная трасса \(ABC\) состоит из прямолинейного участка \(AB\) и полуокружности \(BC\) неизвестного радиуса. Небольшой автомобиль со старта (\(v_0 = 0\)) проходит всю дистанцию \(ABC\) с постоянным по модулю предельным ускорением \(a = g/2\). При этом прямой участок \(AB\) гонщик преодолевает за время \(t_1 = 8{,}43\) с. Ускорение свободного падения \(g = 9{,}81\) м/с\(^2\).

    Рисунок
    1. Найдите время \(t\) прохождения настоящим гонщиком всей дистанции. Ответ дайте в секундах с точностью до целых.

    2. Найдите также длину \(l\) дистанции. Ответ дайте в метрах с точностью до целых.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Ответ

    1) \(35\) с;  2) \(1270\) м.

    Решение

    Длину прямолинейного участка \(AB\) трассы найдём из закона равноускоренного движения автомобиля (\(v_0 = 0\)): \[l_1 = \frac{at_1^2}{2} = \frac{gt_1^2}{4} = 174~\text{м}.\] При этом в точке \(B\) трассы скорость автомобиля будет равна \(v = at_1\).

    При движении автомобиля с постоянной скоростью \(v\) по участку полуокружности \(BC\) его ускорение в каждой точке будет направлено к центру окружности и по модулю равно \(a\), следовательно \[a = \frac{v^2}{R} = \frac{(at_1)^2}{R}.\] Отсюда находим неизвестный радиус полуокружности \(BC\): \[R = at_1^2.\] Время движения гонщика по полуокружности \(BC\): \[t_2 = \frac{\pi R}{v} = \pi t_1.\] Таким образом, полное время движения гонщика по трассе \[t = t_1 + t_2 = (\pi+1)t_1 = 35~\text{c}.\] А её длина \[l = l_1 + l_2 = \frac{at_1^2}{2} + \pi a t_1^2 = \left(\frac{1+2\pi}{2}\right)at_1^2 = \left(\frac{1+2\pi}{4}\right)gt_1^2 = 1270~\text{м}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи