Автобус в пробке
Школьники вновь отправляются на Всесибирскую олимпиаду от остановки «Речной вокзал» до Академгородка на равномерно движущемся автобусе. И вновь пробки на въезде в Академгородок избежать не удалось. До начала пробки скорость автобуса составляла \(V_1 = 35\) км/ч. При движении по пробке (в заторе) скорость автобуса составляла \(V_2 = 8\) км/ч. В этот раз школьники более подготовлены к олимпиаде по физике. По онлайн-картам в смартфоне они определили, что протяжённость всего маршрута составляет \(S = (26{,}5 \pm 0{,}1)\) км. По часам в смартфоне ребята измерили общее время движения от Речного вокзала до Академгородка, причём измерение времени проведено с погрешностью \(\Delta t = 0{,}02\) ч. Далее ребята вычислили среднюю скорость \(V = 25\) км/ч за все время движения. Какая протяжённость \(S_1\) может быть у первого участка пути? Ответ дайте в километрах.
▶ПодсказкаСкрыть: подсказка
ПодсказкаЗапишите полное время движения как сумму времён на двух участках и выразите \(S_1\). Затем подумайте, при каких значениях \(S\) и полного времени \(t\) первый участок будет самым коротким, а при каких — самым длинным.
▶ОтветСкрыть: ответ
Ответ\(S_1 = (23{,}36 \pm 0{,}35)\) км, то есть примерно от 23,0 до 23,7 км.
▶РешениеСкрыть: решение
РешениеСредняя скорость равна всему пути, делённому на всё время: \(V = \dfrac{S}{t}\), где \(t = \dfrac{S_1}{V_1} + \dfrac{S-S_1}{V_2}\). Отсюда \(S_1 = \dfrac{S/V_2 - t}{1/V_2 - 1/V_1}\). Без погрешностей полное время \(t = S/V = 26{,}5/25 = 1{,}06\) ч.
Длина первого участка убывает с ростом \(t\) и растёт с ростом \(S\). Поэтому минимум \(S_1\) достигается при наибольшем \(t\) и наименьшем \(S\), а максимум — при наименьшем \(t\) и наибольшем \(S\). С учётом погрешностей \(t \in [1{,}04;\ 1{,}08]\) ч, \(S \in [26{,}4;\ 26{,}6]\) км: $$S_{1,\min} = \frac{26{,}4/8 - 1{,}08}{1/8 - 1/35} \approx 23 км, S_{1,\max} = \frac{26{,}6/8 - 1{,}04}{1/8 - 1/35} \approx 23{,}7 км.$$ Ответ: \(S_1 = (23{,}36 \pm 0{,}35)\) км. Разброс около 700 м получился из-за накопления погрешностей при косвенном определении \(S_1\) по прямым измерениям \(t\) и \(S\).
Прочитали решение — спросите себя, как можно было до этого додуматься. А через день-два решите задачу заново, не подглядывая.
Похожие задачи
- Траектория по графикам скоростей Савченко, №1.1.16
- Два упругих удара Савченко, №1.1.19
- Уголковый отражатель Савченко, №1.1.21
- Средняя скорость автобуса Белорусская 1999/00, заключительный этап, 9 кл.
- Две части пути автобуса МОШ 2010/11, заключительный этап, 7 кл.
- Кот Матроскин ищет клад МОШ 2010/11, отборочный этап, 7 кл.