Вопрос задан 13.03.2025 в 16:27. Предмет Физика. Спрашивает Кучерявий Бодя.

1. Два лыжника, находясь друг от друга на расстоянии 140 м, движутся навстречу друг другу. Один из них, имея начальную скорость 5 м/с, поднимается в гору равнозамедленно с ускорением 0,1 м/с2. Другой, имея начальную скорость 1 м/с, спускается с горы с ускорением 0,2 м/с2.
а) Через какое время скорости лыжников станут равными?
б) С какой скоростью движется второй лыжник относительно первого в этот момент времени?
в) Определите время и место встречи лыжников.

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Колісник Віталія.

Давайте решим каждую часть задачи по порядку.

Исходные данные:

  1. Расстояние между лыжниками: S=140мS = 140 \, \text{м}
  2. Начальная скорость первого лыжника (подъем): v1=5м/сv_1 = 5 \, \text{м/с}
  3. Ускорение первого лыжника (равнозамедленное): a1=0.1м/с2a_1 = -0.1 \, \text{м/с}^2
  4. Начальная скорость второго лыжника (спуск): v2=1м/сv_2 = 1 \, \text{м/с}
  5. Ускорение второго лыжника (равноускоренное): a2=0.2м/с2a_2 = 0.2 \, \text{м/с}^2

а) Найдем, через какое время скорости лыжников станут равными.

Для первого лыжника скорость определяется как:

v1(t)=v1+a1t=50.1tv_1(t) = v_1 + a_1 t = 5 - 0.1 t

Для второго лыжника:

v2(t)=v2+a2t=1+0.2tv_2(t) = v_2 + a_2 t = 1 + 0.2 t

Приравниваем v1(t)=v2(t)v_1(t) = v_2(t):

50.1t=1+0.2t5 - 0.1 t = 1 + 0.2 t

Решим уравнение:

51=0.2t+0.1t5 - 1 = 0.2 t + 0.1 t 4=0.3t4 = 0.3 t t=40.313.33сt = \frac{4}{0.3} \approx 13.33 \, \text{с}

б) Найдем скорость второго лыжника относительно первого в момент времени t=13.33сt = 13.33 \, \text{с}.

Скорость первого лыжника:

v1=50.113.33=51.3333.67м/сv_1 = 5 - 0.1 \cdot 13.33 = 5 - 1.333 \approx 3.67 \, \text{м/с}

Скорость второго лыжника:

v2=1+0.213.33=1+2.6663.67м/сv_2 = 1 + 0.2 \cdot 13.33 = 1 + 2.666 \approx 3.67 \, \text{м/с}

Поскольку скорости равны, относительная скорость будет:

vотн=v2v1=3.673.67=0м/сv_\text{отн} = v_2 - v_1 = 3.67 - 3.67 = 0 \, \text{м/с}

В этот момент времени скорости лыжников совпадают, поэтому относительная скорость равна нулю.

в) Найдем время и место встречи лыжников.

Пусть tвстречиt_\text{встречи} — время встречи. Тогда пройденное расстояние первым лыжником:

S1(t)=v1t+12a1t2=5t0.05t2S_1(t) = v_1 t + \frac{1}{2} a_1 t^2 = 5t - 0.05 t^2

Пройденное расстояние вторым лыжником:

S2(t)=v2t+12a2t2=t+0.1t2S_2(t) = v_2 t + \frac{1}{2} a_2 t^2 = t + 0.1 t^2

Условие встречи:

S1(t)+S2(t)=SS_1(t) + S_2(t) = S

Подставляем формулы:

(5t0.05t2)+(t+0.1t2)=140(5t - 0.05 t^2) + (t + 0.1 t^2) = 140

Упростим:

6t+0.05t2=1406t + 0.05 t^2 = 140 0.05t2+6t140=00.05 t^2 + 6t - 140 = 0

Разделим на 0.05 для упрощения:

t2+120t2800=0t^2 + 120t - 2800 = 0

Решим квадратное уравнение:

t=b±b24ac2a,a=1,b=120,c=2800t = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}, \quad a = 1, \, b = 120, \, c = -2800 t=120±120241(2800)21t = \frac{-120 \pm \sqrt{120^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-2800)}}{2 \cdot 1}

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос