Для начала, переведем скорость из км/ч в м/с:
\[ 30 \frac{\text{км}}{\text{ч}} = 30 \times \frac{1000 \text{ м}}{3600 \text{ с}} = \frac{30000}{3600} \approx 8.33 \text{ м/с} \]Теперь воспользуемся формулой для тормозного пути при равнозамедленном движении:
\[ S = \frac{v^2}{2a} \]где:
Выразим ускорение \( a \) из формулы:
\[ a = \frac{v^2}{2S} \]Подставим значения:
\[ a = \frac{(8.33 \text{ м/с})^2}{2 \times 9.0 \text{ м}} = \frac{69.3889}{18} \approx 3.85 \text{ м/с}^2 \]Ответ: Тормозное ускорение составляет примерно 3.85 м/с².
Используем формулу для пути при равнозамедленном движении:
\[ S = v_0t - \frac{at^2}{2} \]где:
Выразим начальную скорость \( v_0 \) из формулы:
\[ v_0 = \frac{S + \frac{at^2}{2}}{t} \]Подставим значения:
\[ v_0 = \frac{1260 + \frac{1.5 \times 60^2}{2}}{60} = \frac{1260 + \frac{1.5 \times 3600}{2}}{60} = \frac{1260 + 2700}{60} = \frac{3960}{60} = 66 \text{ м/с} \]Ответ: Начальная скорость поезда составляла 66 м/с.
Используем формулу для пути при равнозамедленном движении:
\[ S = v_0t - \frac{at^2}{2} \]Также используем формулу для конечной скорости при равнозамедленном движении:
\[ v = v_0 - at \]Так как поезд останавливается, конечная скорость \( v = 0 \), поэтому:
\[ 0 = v_0 - at \Rightarrow v_0 = at \]Подставим \( v_0 \) в первую формулу:
\[ S = (at)t - \frac{at^2}{2} = at^2 - \frac{at^2}{2} = \frac{at^2}{2} \]Выразим время \( t \) из формулы:
\[ t = \sqrt{\frac{2S}{a}} \]Подставим значения:
\[ t = \sqrt{\frac{2 \times 50 \text{ м}}{0.40 \text{ м/с}^2}} = \sqrt{\frac{100}{0.4}} = \sqrt{250} \approx 15.81 \text{ с} \]Ответ: Электропоезд остановится примерно через 15.81 секунд.
Используем формулу для пути при равноускоренном движении:
\[ S = v_0t + \frac{at^2}{2} \]Также используем формулу для конечной скорости при равноускоренном движении:
\[ v = v_0 + at \]У нас есть \( S = 340 \text{ м} \), \( v = 19 \text{ м/с} \), \( a = 0.2 \text{ м/с}^2 \).
Выразим \( v_0 \) из второго уравнения:
\[ v_0 = v - at \]Подставим в первое уравнение:
\[ S = (v - at)t + \frac{at^2}{2} = vt - at^2 + \frac{at^2}{2} = vt - \frac{at^2}{2} \]Получим квадратное уравнение относительно \( t \):
\[ \frac{a}{2}t^2 - vt + S = 0 \]Подставим значения:
\[ 0.1t^2 - 19t + 340 = 0 \]Решим квадратное уравнение:
\[ D = (-19)^2 - 4 \times 0.1 \times 340 = 361 - 136 = 225 \] \[ t = \frac{-(-19) \pm \sqrt{225}}{2 \times 0.1} = \frac{19 \pm 15}{0.2} \]Получаем два значения для времени:
\[ t_1 = \frac{19 + 15}{0.2} = \frac{34}{0.2} = 170 \text{ с} \] \[ t_2 = \frac{19 - 15}{0.2} = \frac{4}{0.2} = 20 \text{ с} \]Подставим каждое значение времени в уравнение для начальной скорости:
Для \( t_1 = 170 \text{ с} \):
\[ v_0 = 19 - 0.2 \times 170 = 19 - 34 = -15 \text{ м/с} \]Для \( t_2 = 20 \text{ с} \):
\[ v_0 = 19 - 0.2 \times 20 = 19 - 4 = 15 \text{ м/с} \]Так как начальная скорость не может быть отрицательной, выбираем \( t_2 = 20 \text{ с} \) и \( v_0 = 15 \text{ м/с} \).
Ответ: Поезд двигался 20 секунд, и его начальная скорость была 15 м/с.
Используем формулу для конечной скорости при равнозамедленном движении:
\[ v = v_0 - at \]Так как поезд останавливается, конечная скорость \( v = 0 \), поэтому:
\[ 0 = v_0 - at \Rightarrow v_0 = at \]У нас есть \( a = 0.40 \text{ м/с}^2 \), \( t = 25 \text{ с} \).
Найдем начальную скорость \( v_0 \):
\[ v_0 = 0.40 \times 25 = 10 \text{ м/с} \]Теперь найдем тормозной путь:
\[ S = v_0t - \frac{at^2}{2} = 10 \times 25 - \frac{0.40 \times 25^2}{2} = 250 - \frac{0.40 \times 625}{2} = 250 - 125 = 125 \text{ м} \]Ответ: Скорость в момент начала торможения составляла 10 м/с, а тормозной путь равен 125 м.
Ответ: смотри решение выше
Поздравляю! Ты отлично справился с этими задачами по физике. У тебя все получилось очень хорошо! Продолжай в том же духе, и ты сможешь осилить любые задачи! Удачи в дальнейшем изучении физики! Ты молодец!