Равнопеременное движение ускорение тела решу егэ


Пройти тестирование по этим заданиям
Вернуться к каталогу заданий

Версия для печати и копирования в MS Word

1

Автомобиль движется по прямой улице. На графике представлена зависимость скорости автомобиля от времени. Чему равен максимальный модуль ускорения? Ответ выразите в метрах на секунду в квадрате.


2

Тело разгоняется на прямолинейном участке пути, при этом зависимость пройденного телом пути S от времени t имеет вид:

S=4t плюс t в квадрате .

Чему равна скорость тела в момент времени t  =  2 c при таком движении? (Ответ дайте в метрах в секунду.)


3

При прямолинейном движении зависимость координаты тела x от времени t имеет вид:

x =5 плюс 2t плюс 4t{ в степени левая круглая скобка 2 правая круглая скобка .

Чему равна скорость тела в момент времени t = 2 c при таком движении? (Ответ дайте в метрах в секунду.)


4

Зависимость координаты x тела от времени t имеет вид:

x= 1 плюс 2t плюс 3t в квадрате .

Чему равна проекция скорости тела на ось Ox в момент времени t = 3 с при таком движении? (Ответ дайте в метрах в секунду.)


5

Зависимость координаты x тела от времени t имеет вид:

x =1 плюс 4t минус 2t в квадрате .

Чему равна проекция скорости тела на ось Ox в момент времени t = 1 с при таком движении? (Ответ дайте в метрах в секунду.)

Пройти тестирование по этим заданиям

В этой статье разобраны задачи на движение тела с постоянным ускорением. Начинать решать задачи на новую тему нужно всегда с простых, постепенно увеличивая сложность, поэтому следующая статья будет включать в себя уже действительно интересные задачи. Падение тел также происходит с постоянным ускорением, поэтому можно просмотреть и статью на эту тему, там тоже собраны интересные задачи.

Задача 1.

Известно, что материальная точка за время Равнопеременное движение с  прошла путь Равнопеременное движение м, причем ее скорость увеличилась в Равнопеременное движение раз. Определить ускорение, считая его постоянным.

Пусть начальная скорость точки Равнопеременное движение, тогда конечная — Равнопеременное движение.

Ускорение равно Равнопеременное движение.

Равнопеременное движение

Равнопеременное движение

Тогда ускорение равно

Равнопеременное движение

Ответ: начальная скорость тела 2 м/с, а ускорение Равнопеременное движение м/cРавнопеременное движение

Задача 2.

Автомобиль движется с постоянным ускорением Равнопеременное движение м/сРавнопеременное движение. Мимо наблюдателя он проезжает со скоростью Равнопеременное движение м/с. На каком расстоянии от наблюдателя он был секунду назад?

Первый способ решения: найдем скорость автомобиля секунду назад (м/с):

Равнопеременное движение

Равнопеременное движение

Тогда путь, пройденный автомобилем за секунду с начальной скоростью 9,5 м/с с данным ускорением, равен, м:

Равнопеременное движение

Второй способ решения: представим обратный процесс, процесс торможения автомобиля, начальная скорость которого равна 10,5 м/с и ускорение 1 м/сРавнопеременное движение. Тогда он пройдет точно такой же путь, как и при разгоне:

Равнопеременное движение

Ответ: автомобиль находился в 10 метрах от наблюдателя.

Задача 3.

Водитель автомобиля, движущегося со скоростью Равнопеременное движение км/ч, подъезжая к закрытому железнодорожному переезду, начал тормозить за 50 м до него. У переезда машина стояла Равнопеременное движение с. После того как шлагбаум открыли, водитель набрал прежнюю скорость на том же отрезке пути. На сколько ближе к месту назначения оказался бы водитель автомобиля, если бы он ехал с прежней скоростью без остановки? Движение при разгоне и торможении считать равнопеременным.

Скорость в 72 км/ч – это 20 м/с. Обычно удобно сразу все величины перевести в СИ.

Найдем время торможения автомобиля и ускорение при торможении.

Равнопеременное движение

Конечная скорость по окончании торможения равна 0, поэтому

Равнопеременное движение

Равнопеременное движение

Тогда время торможения мы найдем из выражения для скорости:

Равнопеременное движение

Равнопеременное движение

Равнопеременное движение

Очевидно, что разгон с таким же ускорением будет длиться столько же, то есть 5 с. Тогда вместе со временем стоянки на переезде водитель потерял минуту. Если бы он не останавливался, то проехал бы за эту минуту Равнопеременное движение  м. А из-за задержки он преодолел только 100: 50 при разгоне и 50 при торможении. Таким образом, водитель оказался бы дальше на 1100 м, если бы не переезд.

Ответ: 1100 м

Другой, более лаконичный вариант решения здесь.

Задача 4.

Тело начинает двигаться из состояния покоя равноускоренно и за 10-ю секунду проходит путь Равнопеременное движение м. Найти путь, пройденный телом за 12-ю секунду движения.

При постоянном ускорении пути, которые тело проходит за каждую следующую секунду, относятся как ряд последовательных нечетных чисел:

Равнопеременное движение

Тогда Равнопеременное движение м, Равнопеременное движение м. А Равнопеременное движение м.

Ответ: 46 м.

Задача 5.

Двигаясь прямолинейно и равноускоренно, тело проходит путь Равнопеременное движение м за первые Равнопеременное движение с, а следующий промежуток длиной Равнопеременное движение м за Равнопеременное движение с. Определить ускорение тела.

Запишем уравнения для пути, пройденного телом. Начальная скорость его нам неизвестна. Поэтому обозначим ее за Равнопеременное движение. Тогда для первого участка пути:

Равнопеременное движение

Поскольку за первые 4 с тело изменило свою скорость Равнопеременное движение, то начальной скоростью для второго участка пути будет уже Равнопеременное движение  и тогда путь, пройденный телом на втором участке, равен:

Равнопеременное движение

Объединим эти два уравнения в систему и решим совместно:

Равнопеременное движение

Равнопеременное движение

Равнопеременное движение

Решая эту систему, получаем Равнопеременное движение м/cРавнопеременное движение, Равнопеременное движение м/с.

Ответ: Равнопеременное движение м/сРавнопеременное движение см/сРавнопеременное движение

Задача 6.

Автомобиль начинает спускаться с горы без начальной скорости и за время Равнопеременное движение мин приобретает скорость Равнопеременное движение км/ч. Одновременно навстречу ему начинает подъем в гору автомобиль, имеющий начальную скорость Равнопеременное движение м/c. За время Равнопеременное движение мин скорость второго автомобиля уменьшается до Равнопеременное движение м/с. Какое расстояние будет разделять автомобили через Равнопеременное движение с после начала движения, если длина горы Равнопеременное движение км? Движение автомобилей считать равноускоренным.

Переведем все данные задачи в единицы СИ: Равнопеременное движение с, Равнопеременное движение м/с.

Теперь можем определить ускорения автомобилей:

Равнопеременное движение

Равнопеременное движение

Равнопеременное движение

Тогда путь, пройденный первым автомобилем:

Равнопеременное движение

А второй пройдет

Равнопеременное движение

Таким образом, между автомобилями через 80 с останется расстояние, равное Равнопеременное движение м.

А  интересно, сможет ли второй автомобиль преодолеть подъем? Определим его скорость на вершине:

Равнопеременное движение

Равнопеременное движение

Получили корень из отрицательного числа, поэтому, если водитель не добавит газу, то второй автомобиль не сможет преодолеть подъем.

Ответ: 640 м.

Равнопеременное движение. Ускорение.

Движение, при котором скорость тела изменяется одинаково за любые равные промежутки времени, называется равнопеременным движением.

 

Обозначим: — вектор начальной скорости,  — изменение скорости, а Δt — промежуток времени.

Пусть  Δt1= Δt2=Δt3=…, тогда по определению

 

Следовательно,

Т.о., это характеристика движения.

 

Если t0=0, то    

УСКОРЕНИЕ физическая величина, характеризующая быстроту изменения скорости и (при равнопеременном движении) численно равная отношению вектора изменения скорости к промежутку времени, в течение которого это изменение произошло.

 

Ускорение при равнопеременном движении показывает, насколько меняется мгновенная скорость движения тела за единицу времени. Единица ускорения в СИ —    м/с2.

Например, ускорение равно 5 м/с2  — это значит, что, двигаясь равноускоренно, тело изменяет скорость на 5 м/с за каждую секунду своего движения.

В случае не равнопеременного движения:

  тогда мгновенное ускорение  

Равнопеременное движение называется равноускоренным, если модуль скорости возрастает.

Условие р.у. —.

Равнопеременное движение называется равнозамедленным, если модуль скорости уменьшается.

Условие р.з.д. — .

Графики равнопеременного движения.

или  — в проекциях;

или – через модули.

Линейная функция. График — прямая.

 

Движения, совпадающие с направлением координатной оси:

1. равноускоренноес начальной скоростью

2. равноускоренное без начальной скорости

3. равнозамедленное

Движения против координатной оси.

4. равнозамедленное

5. равноускоренное без начальной скорости

6. равноускоренное с начальной скоростью

Перемещение при равнопеременном движении.

Площадь под графиком скорости численно равна перемещению.

Следовательно, площадь трапеции численно равна перемещению.

Площадь трапеции численно равна перемещению.

Решение основной задачи механики для р.у. :

Графики перемещения и координаты.

Функции   и   — квадратичные. График – парабола!

ЗАДАЧИ на Прямолинейное равноускоренное
движение с решениями

Формулы, используемые в 9-11 классах по теме
«ЗАДАЧИ на Прямолинейное равноускоренное движение».

Название величины

Обозначение

Единица измерения

Формула

Время

t

с
Проекция начальной скорости

v0x  

м/с
Проекция мгновенной скорости

vx  

м/с
Проекция ускорения

ax 

м/с2
Проекция перемещения

Sx

м
Координата

x

м

1 мин = 60 с;   1 ч = 3600 с;   1 км = 1000 м;   1 м/с = 3,6 км/ч.



ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ


Задача № 1.
 Автомобиль, двигаясь с ускорением 0,5 м/с2, уменьшил свою скорость от 54 до 18 км/ч. Сколько времени ему для этого понадобилось?


Задача № 2.
 При подходе к станции поезд начал торможение с ускорением 0,1 м/с2, имея начальную скорость 90 км/ч. Определите тормозной путь поезда, если торможение длилось 1 мин.


Задача № 3.
 По графику проекции скорости определите: 1) начальную скорость тела; 2) время движения тела до остановки; 3) ускорение тела; 4) вид движения (разгоняется тело или тормозит);  5) запишите уравнение проекции скорости; 6) запишите уравнение координаты (начальную координату считайте равной нулю).

Решение:


Задача № 4.
 Движение двух тел задано уравнениями проекции скорости:
v1x(t) = 2 + 2t
v2x(t) = 6 – 2t
В одной координатной плоскости постройте график проекции скорости каждого тела. Что означает точка пересечения графиков?

ЗАДАЧИ на Прямолинейное равноускоренное


Задача № 5.
 Движение тела задано уравнением x(t) = 5 + 10t — 0,5t2.  Определите:  1) начальную координату тела;  2) проекцию скорости тела;  3) проекцию ускорения;  4) вид движения (разгоняется тело или тормозит);  5) запишите уравнение проекции скорости;  6) определите значение координаты и скорости в момент времени t = 4 с.  Сравним уравнение координаты в общем виде с данным уравнением и найдем искомые величины.

Решение:




Задача № 6.
 Вагон движется равноускоренно с ускорением -0,5 м/с2. Начальная скорость вагона равна 54 км/ч. Через сколько времени вагон остановится? Постройте график зависимости скорости от времени.


Задача № 7.
 Самолет, летевший прямолинейно с постоянной скоростью 360 км/ч, стал двигаться с постоянным ускорением 9 м/с2 в течение 10 с в том же направлении. Какой скорости достиг самолет и какое расстояние он пролетел за это время? Чему равна средняя скорость за время 10 с при ускоренном движении?


Задача № 8.
 Трамвай двигался равномерно прямолинейно со скоростью 6 м/с, а в процессе торможения — равноускоренно с ускорением 0,6 м/с2. Определите время торможения и тормозной путь трамвая. Постройте графики скорости v(t) и ускорения a(t).


Задача № 9.
 Тело, имея некоторую начальную скорость, движется равноускоренно. За время t = 2 с тело прошло путь S = 18 м, причём его скорость увеличилась в 5 раз. Найти ускорение и начальную скорость тела.


Задача № 10. (повышенной сложности)
 Прямолинейное движение описывается формулой х = –4 + 2t – t2. Опишите движение, постройте для него графики vx(t), sx(t), l(t).


Задача № 11.
  ОГЭ
 Поезд, идущий со скоростью v0 = 36 км/ч, начинает двигаться равноускоренно и проходит путь S = 600 м, имея в конце этого участка скорость v = 45 км/ч. Определить ускорение поезда а и время t его ускоренного движения.


Краткое пояснение для решения
ЗАДАЧИ на Прямолинейное равноускоренное движение.

Равноускоренным движением называется такое движение, при котором тело за равные промежутки времени изменяет свою скорость на одну и ту же величину. Движение, при котором скорость равномерно уменьшается, тоже считают равноускоренным (иногда его называют равнозамедленным).

Величины, участвующие в описании равноускоренного движения, почти все векторные. При решении задач формулы записывают обычно через проекции векторов на координатные оси. Если тело движется по горизонтали, ось обозначают буквой х, если по вертикали — буквой у.

Если векторы скорости и ускорения сонаправлены (их проекции имеют одинаковые знаки), тело разгоняется, т. е. его скорость увеличивается. Если же векторы скорости и ускорения противоположно направлены, тело тормозит.


Это конспект по теме «ЗАДАЧИ на Прямолинейное равноускоренное движение с решениями». Выберите дальнейшие действия:

  • Перейти к теме: ЗАДАЧИ на Свободное падение тел с решениями
  • Посмотреть конспект по теме КИНЕМАТИКА: вся теория для ОГЭ (шпаргалка)
  • Вернуться к списку конспектов по Физике.
  • Проверить свои знания по Физике (онлайн-тесты).

Равнопеременное
движение, ускорение тела

1. Автомобиль движется по прямой
улице. На графике представлена зависимость скорости автомобиля от времени. Чему
равен максимальный модуль ускорения? Ответ выразите в м/с2.

https://phys-ege.sdamgia.ru/get_file?id=1567&png=1

2. Тело разгоняется на прямолинейном
участке пути, при этом зависимость пройденного телом пути S от
времени t имеет вид:

https://ege.sdamgia.ru/formula/b9/b96e2529105e1d196d0c0310ac9e0877p.png

 Чему равна скорость тела в момент
времени t = 2 c при таком движении? (Ответ дайте в метрах в
секунду.)

3. При прямолинейном движении
зависимость координаты тела x от времени t имеет вид:

https://ege.sdamgia.ru/formula/64/641cacdf1298ca4265c5df8e2cd93549p.png

 Чему равна скорость тела в момент
времени t = 2 c при таком движении? (Ответ дайте в метрах в секунду.)

4.Зависимость координаты x тела
от времени t имеет вид:

https://ege.sdamgia.ru/formula/7d/7de1b19f6050d2ac8d0db97ada4f9ae0p.png

Чему равна проекция скорости тела на
ось Ox в момент времени t = 3 с при таком движении? (Ответ
дайте в метрах в секунду.)

5. Зависимость
координаты x тела от времени t имеет вид:

https://ege.sdamgia.ru/formula/2d/2d157674bdab9a64d7c9be630326876cp.png

 Чему равна проекция скорости тела на
ось Ox в момент времени t = 1 с при таком движении? (Ответ
дайте в метрах в секунду.)

6. Зависимость координаты x тела
от времени t имеет вид: 

https://ege.sdamgia.ru/formula/72/72a6470a1da91658436673aba0451767p.png

Через сколько секунд после начала отсчета
времени t = 0 с проекция вектора скорости тела на
ось Ox станет равной нулю?

7. На рисунке приведен график
зависимости проекции скорости тела от времени. Чему равна проекция ускорения
тела в момент времени 16 с? Ответ выразите в м/с2. 

https://phys-ege.sdamgia.ru/get_file?id=3572&png=1

8.На рисунке приведен график зависимости
проекции скорости тела от времени. Чему равна проекция ускорения тела в момент
времени 6 с? Ответ выразите в м/с2.

https://phys-ege.sdamgia.ru/get_file?id=3571&png=1

9. На рисунке приведен график
зависимости проекции скорости тела от времени. Чему равна проекция ускорения
тела в момент времени 26 с? Ответ выразите в м/с2.

https://phys-ege.sdamgia.ru/get_file?id=1573&png=1

10. На рисунке приведен график
зависимости проекции скорости тела от времени. Чему равна проекция ускорения
тела в момент времени 54 с? Ответ выразите в м/с2. 

https://phys-ege.sdamgia.ru/get_file?id=1573&png=1

11. На рисунке приведен график
зависимости проекции скорости тела от времени. Чему равна проекция ускорения
тела в момент времени 45 с? Ответ выразите в м/с2.

https://phys-ege.sdamgia.ru/get_file?id=1573&png=1

12. Тело брошено вертикально вверх.
Через 0,5 с после броска его скорость 20 м/с. Какова начальная скорость
тела? Сопротивлением воздуха пренебречь. (Ответ дайте в метрах в секунду.)

13. Автомобиль движется прямолинейно.
На графике представлена зависимость скорости автомобиля от времени. Чему равен
минимальный модуль ускорения? Ответ выразите в м/с2 

https://phys-ege.sdamgia.ru/get_file?id=1588&png=1

14. Тело брошено вертикально вверх с
начальной скоростью 20 м/с. Чему равен модуль скорости тела через 0,5 c
после начала отсчета времени? Сопротивление воздуха не учитывать. (Ответ дайте
в метрах в секунду.)

15. Велосипедист съезжает с горки,
двигаясь прямолинейно и равноускоренно. За время спуска скорость велосипедиста
увеличилась на 10 м/с. Ускорение велосипедиста — 0,5 м/с2. Сколько секунд
длился спуск?

16. 

https://phys-ege.sdamgia.ru/get_file?id=1591&png=1Тело начинает
двигаться из начала координат вдоль оси Ox, причем проекция
скорости vx меняется с течением времени по закону, приведенному на
графике. Чему будет равна проекция ускорения тела ax через 2 c?
(Ответ дайте в метрах в секунду в квадрате.)

17. 

https://phys-ege.sdamgia.ru/get_file?id=3038&png=1На графике
приведена зависимость скорости прямолинейно движущегося тела от времени.
Определите модуль ускорения тела. (Ответ дайте в метрах в секунду в квадрате.)

18. Небольшое тело движется вдоль
оси Ox. Его координата x изменяется с течением
времени t по закону

https://ege.sdamgia.ru/formula/e8/e8d0dde5f1454ce17f603dab9dab9b3cp.png

 где https://ege.sdamgia.ru/formula/e3/e358efa489f58062f10dd7316b65649ep.png выражено
в секундах, а https://ege.sdamgia.ru/formula/9d/9dd4e461268c8034f5c8564e155c67a6p.png —
в метрах. Чему равна проекция ускорения этого тела на ось Ox в момент
времени https://ege.sdamgia.ru/formula/35/3548b61c0ac2bd28386887704092691ap.png?
(Ответ дайте в метрах в секунду в квадрате.)

19. Точечное тело начинает движение
из состояния покоя и движется равноускоренно вдоль оси Оx по гладкой
горизонтальной поверхности. Используя таблицу, определите значение проекции на
ось Оx ускорения этого тела. (Ответ дайте в метрах в секунду в
квадрате.) 

Момент времени

t, c

Координата тела

x, м

0

2

3

6,5

4

10

20. Точечное тело начинает движение
из состояния покоя и движется равноускоренно вдоль оси Оx по гладкой
горизонтальной поверхности. Используя таблицу, определите значение проекции на
ось Оx ускорения этого тела. (Ответ дайте в метрах в секунду в
квадрате.) 

Момент времени

t, c

Координата тела

x, м

0

1

3

10

4

17

21. На графике приведена зависимость
скорости тела от времени при прямолинейном движении. Определите по графику
ускорение тела. (Ответ дайте в метрах в секунду в квадрате.)

https://phys-ege.sdamgia.ru/get_file?id=8025&png=1

 22. 

https://phys-ege.sdamgia.ru/get_file?id=8026&png=1На графике
приведена зависимость скорости тела от времени при прямолинейном движении.
Определите по графику ускорение тела. (Ответ дайте в метрах в секунду в
квадрате.)

23.

https://phys-ege.sdamgia.ru/get_file?id=8027&png=1На графике
приведена зависимость проекции скорости vx тела от времени.
Определите ускорение тела ax. (Ответ дайте в метрах в секунду в квадрате.)

24.

https://phys-ege.sdamgia.ru/get_file?id=8034&png=1На графике
приведена зависимость проекции скорости тела от времени. Определите по графику
модуль ускорения тела. (Ответ дайте в метрах в секунду в квадрате.)

25. Мальчик съезжает на санках
равноускоренно со снежной горки. Скорость санок в конце спуска 10 м/с.
Ускорение равно 1 м/с2, начальная скорость равна нулю. Какова длина горки?
(Ответ дайте в метрах.)

26. Автомобиль трогается с места и
движется с постоянным ускорением 5 м/с2. Какой путь прошёл автомобиль, если его
скорость в конце пути оказалась равной 15 м/с? (Ответ дайте в метрах.)

27. При равноускоренном движении
автомобиля на пути 25 м его скорость увеличилась от 5 до 10 м/с. Чему
равно ускорение автомобиля? (Ответ дайте в метрах в секунду в квадрате.)

28. Велосипедист съезжает с горки,
двигаясь равноускоренно. Начальная скорость велосипедиста равна нулю. У
основания горки длиной 100 м скорость велосипедиста 10 м/с. Чему равно его
ускорение? (Ответ дайте в метрах в секунду в квадрате.)

29. На рисунке приведён график
зависимости проекции скорости тела vx от времени. Чему равна проекция
ускорения этого тела ax в интервале времени от 6 с до 10 с? Ответ
выразите в м/с2.

https://phys-ege.sdamgia.ru/get_file?id=15830&png=1

30. На рисунке приведен график
зависимости проекции скорости тела от времени. Чему равна проекция ускорения
этого тела ax в интервале времени от 5 с до 10 с? Ответ выразите в
м/с2.

https://phys-ege.sdamgia.ru/get_file?id=18390&png=1

31.На рисунке приведён график зависимости
проекции скорости тела https://ege.sdamgia.ru/formula/26/26d034217c52e6e455d177b6fa766de2p.png от
времени. Чему равна проекция ускорения этого тела https://ege.sdamgia.ru/formula/d4/d4bb73c2c32a9204ad95788d6b765c6cp.png в
интервале времени от 0 до 10 с? Ответ выразите в м/с2.

https://phys-ege.sdamgia.ru/get_file?id=19242&png=1

32. Автомобиль движется по прямой
улице. На графике представлена зависимость проекции его скорости от времени.
Чему равна проекция ускорения автомобиля ax в интервале времени от 10
до 20 с? Ответ выразите в м/с2.

https://phys-ege.sdamgia.ru/get_file?id=19651&png=1

33. Небольшое тело движется вдоль
горизонтальной оси Ox. В момент времени https://ege.sdamgia.ru/formula/8d/8d387fdcfd37fb8eb6bf76513f30e4fbp.png координата
этого тела равна https://ege.sdamgia.ru/formula/69/69df5cd8b9a37ce9ca25bfae84144486p.png На
рисунке приведена зависимость проекции скорости https://ege.sdamgia.ru/formula/26/26d034217c52e6e455d177b6fa766de2p.png этого
тела на ось Ox от времени https://ege.sdamgia.ru/formula/da/da60012cc5a08022d6e117767c2a5a09p.png Чему
равна координата тела в момент времени https://ege.sdamgia.ru/formula/cc/cc3a43d900e93faecc7a0992f87b354ap.png?

https://phys-ege.sdamgia.ru/get_file?id=12977&png=1

34. Небольшое тело движется вдоль
горизонтальной оси Ox. В момент времени https://ege.sdamgia.ru/formula/8d/8d387fdcfd37fb8eb6bf76513f30e4fbp.png координата
этого тела равна https://ege.sdamgia.ru/formula/72/727145d5d885495892081784c034a5cdp.png На
рисунке приведена зависимость проекции скорости https://ege.sdamgia.ru/formula/26/26d034217c52e6e455d177b6fa766de2p.png этого
тела на ось Ox от времени https://ege.sdamgia.ru/formula/da/da60012cc5a08022d6e117767c2a5a09p.png Чему
равна координата тела в момент времени https://ege.sdamgia.ru/formula/cc/cc3a43d900e93faecc7a0992f87b354ap.png?

https://phys-ege.sdamgia.ru/get_file?id=12979&png=1

35. Тело движется равноускоренно, не
изменяя направления движения. За две секунды модуль скорости тела увеличился от
4 м/с до 5 м/с. Какой путь прошло тело за это время?

36.Тело движется равнозамедленно, не
изменяя направления движения. За две секунды модуль скорости тела уменьшился от
4 м/с до 3 м/с. Какой путь прошло тело за это время?

Ответы:

Задание

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Ответ

2
м/с2

8
м/с

18
м/с

20
м/с

0

1,5
с

0

1,5
м/с2

-2,5
м/с2

Задание

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Ответ

0

2
м/с2

25
м/с

0,
5 м/с2

15
м/с

20
с

0,5
м/с2

10
м/с2

-2
м/с2

Задание

19

20

21

22

23

24

25

26

27

Ответ

1
м/с2

2
м/с2

10
м/с2

6
м/с2

8
м/с2

10
м/с2

50
м

22,5
м

1,5
м/с2

Задание

28

29

30

31

32

33

34

35

36

Ответ

0,5
м/с2

-2,5
м/с2

-10
м/с2

-3
м/с2

1
м/с2

10
м

-2
м

9
м

7
м

Равноускоренное движение.

  • Зависимость скорости от времени.

  • Закон движения.

  • Прямолинейное равноускоренное движение.

  • Свободное падение.

  • Горизонтальный бросок.

  • Бросок под углом к горизонту.

Автор — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Темы кодификатора ЕГЭ: виды механического движения, скорость, ускорение, уравнения прямолинейного равноускоренного движения, свободное падение.

Равноускоренное движение — это движение с постоянным вектором ускорения vec a. Таким образом, при равноускоренном движении остаются неизменными направление и абсолютная величина ускорения.

к оглавлению ▴

Зависимость скорости от времени.

При изучении равномерного прямолинейного движения вопрос зависимости скорости от времени не возникал: скорость была постоянна в процессе движения. Однако при равноускоренном движении скорость меняется с течением времени, и эту зависимость нам предстоит выяснить.

Давайте ещё раз потренируемся в элементарном интегрировании. Исходим из того, что производная вектора скорости есть вектор ускорения:

frac{displaystyle dvec{v}}{displaystyle dt}=vec{a}. (1)

В нашем случае имеем vec a = const. Что надо продифференцировать, чтобы получить постоянный вектор vec a? Разумеется, функцию vec a t. Но не только: к ней можно добавить ещё произвольный постоянный вектор vec c (ведь производная постоянного вектора равна нулю). Таким образом,

vec{v}=vec{c} + vec{a}t. (2)

Каков смысл константы vec c? В начальный момент времени t=0 скорость равна своему начальному значению: vec v=vec v_{0}. Поэтому, полагая t=0 в формуле (2), получим:

vec v_{0}=vec c.

Итак, константа vec c — это начальная скорость тела. Теперь соотношение (2) принимает свой окончательный вид:

vec v=vec v_{0}+vec {a}t. (3)

В конкретных задачах мы выбираем систему координат и переходим к проекциям на координатные оси. Часто хватает двух осей OX и OY прямоугольной декартовой системы координат, и векторная формула (3) даёт два скалярных равенства:

v_{displaystyle x}=v{displaystyle 0x}+a_{displaystyle x}t, (4)

v_{displaystyle y}=v{displaystyle 0y}+a_{displaystyle y}t. (5)

Формула для третьей компоненты скорости,v_{displaystyle z} если она необходима, выглядит аналогично.)

к оглавлению ▴

Закон движения.

Теперь мы можем найти закон движения, то есть зависимость радиус-вектора от времени. Вспоминаем, что производная радиус-вектора есть скорость тела:

frac{displaystyle dvec{r}}{displaystyle dt}=vec{v}

Подставляем сюда выражение для скорости, даваемое формулой (3):

frac{displaystyle dvec{r}}{displaystyle dt}=vec v_{0}+vec {a}t (6)

Сейчас нам предстоит проинтегрировать равенство (6). Это несложно. Чтобы получить vec v_{0}, надо продифференцировать функцию vec v_{0}t. Чтобы получить vec {a} t, нужно продифференцировать vec {a} t^{2} /2. Не забудем добавить и произвольную константу vec c:

vec r=vec c+vec v_{0} t+frac{displaystyle vec a t^{2}}{displaystyle 2}.

Ясно, что vec c — это начальное значение vec r_{0} радиус-вектора vec r в момент времени t=0. В результате получаем искомый закон равноускоренного движения:

vec r=vec r_{0}+vec v_{0} t+frac{displaystyle vec a t^{2}}{displaystyle 2}. (7)

Переходя к проекциям на координатные оси, вместо одного векторного равенства (7) получаем три скалярных равенства:

x=x_{0}+ v_{displaystyle 0x} t+frac{displaystyle a_{displaystyle x} t^{2}}{displaystyle 2}. (8)

y=y_{0}+ v_{displaystyle 0y} t+frac{displaystyle a_{displaystyle y} t^{2}}{displaystyle 2}. (9)

z=z_{0}+ v_{displaystyle 0z} t+frac{displaystyle a_{displaystyle z} t^{2}}{displaystyle 2}. (10)

Формулы (8) (10) дают зависимость координат тела от времени и поэтому служат решением основной задачи механики для равноускоренного движения.

Снова вернёмся к закону движения (7). Заметим, что vec r - vec r_{0}=vec s — перемещение тела. Тогда
получаем зависимость перемещения от времени:

vec s= vec v_{0} t+frac{displaystyle vec a t^{2}}{displaystyle 2}.

к оглавлению ▴

Прямолинейное равноускоренное движение.

Если равноускоренное движение является прямолинейным, то удобно выбрать координатную ось вдоль прямой, по которой движется тело. Пусть, например, это будет ось OX. Тогда для решения задач нам достаточно будет трёх формул:

v_{displaystyle x}=v_{displaystyle 0x}+a_{displaystyle x}t,

x=x_{0}+ v_{0 displaystyle x} t+frac{displaystyle a_{displaystyle x} t^{2}}{displaystyle 2},

s_{x}= v_{0x} t+frac{displaystyle a_{x} t^{2}}{displaystyle 2},

где s_{x}= x-x_{0} — проекция перемещения на ось OX.

Но очень часто помогает ещё одна формула, являющаяся их следствием. Выразим из первой формулы время:

t=frac{displaystyle v_{displaystyle x}-displaystyle v_{displaystyle 0x}}{displaystyle a_{displaystyle x}}

и подставим в формулу для перемещения:

s_{x}= v_{0x} frac{displaystyle v_{displaystyle x}-displaystyle v_{displaystyle 0x}}{displaystyle a_{displaystyle x}}+frac{displaystyle a_{x}}{2} (frac{displaystyle v_{displaystyle x}-displaystyle v_{displaystyle 0x}}{displaystyle a_{displaystyle x}})^{2} .

После алгебраических преобразований (проделайте их обязательно!) придём к соотношению:

s_{x}=frac{displaystyle v_{displaystyle x}^{displaystyle 2}-displaystyle v_{displaystyle 0x}^{displaystyle 2}}{displaystyle 2a_{displaystyle x}}.

Эта формула не содержит времени t и позволяет быстрее приходить к ответу в тех задачах, где время не фигурирует.

к оглавлению ▴

Свободное падение.

Важным частным случаем равноускоренного движения является свободное падение. Так называется движение тела вблизи поверхности Земли без учёта сопротивления воздуха.

Свободное падение тела, независимо от его массы, происходит с постоянным ускорением свободного падения vec g, направленным вертикально вниз. Почти во всех задачах при расчётах полагают g=10 м/с^{2}.

Давайте разберём несколько задач и посмотрим, как работают выведенные нами формулы для равноускоренного движения.

Задача. Найти скорость приземления дождевой капли, если высота тучи h=2 км.

Решение. Направим ось OY вертикально вниз, расположив начало отсчёта в точке отрыва капли. Воспользуемся формулой

s_{y}=frac{displaystyle v_{displaystyle y}^{displaystyle 2}-displaystyle v_{displaystyle 0y}^{displaystyle 2}}{displaystyle 2a_{displaystyle y}}.

Имеем: s_{y}=h, v_{y}=v — искомая скорость приземления, v_{0y}=0, a_{y}=g. Получаем: h^{2}=frac{v^{2}}{2g}, откуда v=sqrt{2gh}. Вычисляем: v=sqrt{2 cdot 10 cdot 2000}=200м/с. Это 720 км/ч, порядка скорости пули.

На самом деле капли дождя падают со скоростью порядка нескольких метров в секунду. Почему такое расхождение? Сопротивление воздуха!

Задача. Тело брошено вертикально вверх со скоростью v_{0}=30 м/с. Найти его скорость через t=5c.

Решение. Направим ось OY вертикально вверх, поместив начало отсчёта на поверхности Земли. Используем формулу

v_{displaystyle y}=v_{displaystyle 0y}+a_{displaystyle y}t.

Здесь v_{displaystyle 0y}=v_{0}, a_{y}=-g, так что v_{displaystyle y}=v_{displaystyle 0}-gt. Вычисляем: v_{displaystyle y}=30-10 cdot 5=-20м/с. Значит, скорость будет равна 20 м/с. Знак проекции указывает на то, что тело будет лететь вниз.

Задача. С балкона, находящегося на высоте h=15м, бросили вертикально вверх камень со скоростью v_{0}=10 м/с. Через какое время камень упадёт на землю?

Решение. Направим ось OY вертикально вверх, поместив начало отсчёта на поверхности Земли. Используем формулу

y=y_{0}+ v_{displaystyle 0y} t+frac{displaystyle a_{displaystyle y} t^{2}}{displaystyle 2}.

Имеем: y=0, y_{0} = h, v_{0y}=v_{0}, a_{y}=-g, так что 0=h+v_{0}t-frac{displaystyle g t^{2}}{displaystyle 2}=15+10t-5t^{2}, или t^{2}-2t-3=0. Решая квадратное уравнение, получим t=3 c.

к оглавлению ▴

Горизонтальный бросок.

Равноускоренное движение не обязательно является прямолинейным. Рассмотрим движение тела, брошенного горизонтально.

Предположим, что тело брошено горизонтально со скоростью v_{0} с высоты h. Найдём время и дальность полёта, а также выясним, по какой траектории происходит движение.

Выберем систему координат OXY так, как показано на рис. 1.

Рис. 1. Горизонтальный бросок

Используем формулы:

x=x_{0}+ v_{displaystyle 0x} t+frac{displaystyle a_{displaystyle x} t^{2}}{displaystyle 2}

y=y_{0}+ v_{displaystyle 0y} t+frac{displaystyle a_{displaystyle y} t^{2}}{displaystyle 2}

В нашем случае x_{0} = 0, v_{0x}=v_{0}, a_{x}=0, y_{0} = h, v_{0y}=0, a_{y}=-g . Получаем:

x=v_{0}t, y=h-frac{displaystyle g t^{2}}{displaystyle 2}. (11)

Время полёта T найдём из условия, что в момент падения координата тела y обращается в нуль:

y(T)=0Rightarrow h-frac{displaystyle gT^{displaystyle 2}}{displaystyle 2}=0Rightarrow T=sqrt{frac{displaystyle 2h}{displaystyle g}}.

Дальность полёта L — это значение координаты x в момент времени T:

L=x(T)=v_{0}T=v_{0} sqrt{frac{displaystyle 2h}{displaystyle g}}.

Уравнение траектории получим, исключая время из уравнений (11). Выражаем t из первого уравнения и подставляем во второе:

t=frac{displaystyle x}{displaystyle v_{displaystyle 0}}Rightarrow y=h-frac{displaystyle g}{displaystyle 2}(frac{displaystyle x}{displaystyle v_{displaystyle 0}})^{displaystyle 2}=displaystyle h-frac{displaystyle gx^{displaystyle 2}}{displaystyle 2v^{displaystyle 2}_{displaystyle 0}}.

Получили зависимость y от x, которая является уравнением параболы. Следовательно, тело летит по параболе.

к оглавлению ▴

Бросок под углом к горизонту.

Рассмотрим несколько более сложный случай равноускоренного движения: полёт тела, брошенного под углом к горизонту.

Предположим, что тело брошено с поверхности Земли со скоростью v_{0} , направленной под углом alpha к горизонту. Найдём время и дальность полёта, а также выясним, по какой траектории двигается тело.

Выберем систему координат OXY так, как показано на рис. 2.

Рис. 2. Бросок под углом к горизонту

Начинаем с уравнений:

x=x_{0}+ v_{displaystyle 0x} t+frac{displaystyle a_{displaystyle x} t^{2}}{displaystyle 2},

y=y_{0}+ v_{displaystyle 0y} t+frac{displaystyle a_{displaystyle y} t^{2}}{displaystyle 2}.

В нашем случае x_{0} =y_{0}=0, v_{0x}=v_{0}cos alpha, v_{0y}=v_{0}sin alpha , a_{x}=0, a_{y}=-g. Получаем:

x=(v_{0}cos alpha )t, y=(v_{0}sin alpha)t- frac{displaystyle g t^{2}}{displaystyle 2}.

Дальше действуем так же, как и в случае горизонтального броска. В результате приходим к соотношениям:

T=frac{displaystyle 2v_{displaystyle 0}sinalpha }{displaystyle g},

L=frac{displaystyle v_{displaystyle 0}^{displaystyle 2}sin2alpha }{displaystyle g},

y=x tgalpha -frac{displaystyle gx^{displaystyle 2}}{displaystyle 2v^{displaystyle 2}_{0}cos^{displaystyle 2}alpha }.

(Обязательно проделайте эти вычисления самостоятельно!) Как видим, зависимость y от x снова является уравнением параболы.Попробуйте также показать, что максимальная высота подъёма определяется формулой:

H=frac{displaystyle v_{displaystyle 0}^{displaystyle 2}sin^{2} alpha }{displaystyle 2g}.

Благодарим за то, что пользуйтесь нашими материалами.
Информация на странице «Равноускоренное движение.» подготовлена нашими редакторами специально, чтобы помочь вам в освоении предмета и подготовке к ЕГЭ и ОГЭ.
Чтобы успешно сдать нужные и поступить в ВУЗ или техникум нужно использовать все инструменты: учеба, контрольные, олимпиады, онлайн-лекции, видеоуроки, сборники заданий.
Также вы можете воспользоваться другими материалами из данного раздела.

Публикация обновлена:
08.03.2023

Понравилась статья? Поделить с друзьями:

Новое и интересное на сайте:

  • Равнодушное отношение к детям сочинение
  • Равнодушие это паралич души сочинение палата номер 6
  • Равнодушие это паралич души преждевременная смерть сочинение рассуждение
  • Равнодушие это определение для сочинения
  • Равнодушие тезис для сочинения

  • 0 0 голоса
    Рейтинг статьи
    Подписаться
    Уведомить о
    guest

    0 комментариев
    Старые
    Новые Популярные
    Межтекстовые Отзывы
    Посмотреть все комментарии