-->
|
|
|
Ãëàâà 1. Êèíåìàòèêà òî÷êè è òâ¸ðäîãî òåëà § 5. Ïðèìåðû ðåøåíèÿ çàäà÷ ïî òåìå «Ðàâíîìåðíîå ïðÿìîëèíåéíîå äâèæåíèå»Ïðè ðåøåíèè çàäà÷ ïî äàííîé òåìå íåîáõîäèìî ïðåæäå âñåãî âûáðàòü òåëî îòñ÷¸òà è ñâÿçàòü ñ íèì ñèñòåìó êîîðäèíàò.  äàííîì ñëó÷àå äâèæåíèå ïðîèñõîäèò ïî ïðÿìîé, ïîýòîìó äëÿ åãî îïèñàíèÿ äîñòàòî÷íà îäíà îñü, íàïðèìåð îñü ÎÕ. Âûáðàâ íà÷àëî îòñ÷¸òà, çàïèñûâàåì óðàâíåíèÿ äâèæåíèÿ. Çàäà÷à I. Îïðåäåëèòå ìîäóëü è íàïðàâëåíèå ñêîðîñòè òî÷êè, åñëè ïðè ðàâíîìåðíîì äâèæåíèè âäîëü îñè ÎÕ å¸ êîîðäèíàòà çà âðåìÿ t1 = 4 ñ èçìåíèëàñü îò õ1 = 5 ì äî õ2 = -3 ì. Ð å ø å í è å. Ìîäóëü è íàïðàâëåíèå âåêòîðà ìîæíî íàéòè ïî åãî ïðîåêöèÿì íà îñè êîîðäèíàò. Òàê êàê òî÷êà äâèæåòñÿ ðàâíîìåðíî, òî ïðîåêöèþ å¸ ñêîðîñòè íà îñü ÎÕ íàéä¸ì ïî ôîðìóëå
Îòðèöàòåëüíûé çíàê ïðîåêöèè ñêîðîñòè îçíà÷àåò, ÷òî ñêîðîñòü òî÷êè íàïðàâëåíà ïðîòèâîïîëîæíî ïîëîæèòåëüíîìó íàïðàâëåíèþ îñè ÎÕ. Ìîäóëü ñêîðîñòè υ = |υõ| = |-2 ì/ñ| = 2 ì/ñ.
Çàäà÷à 2. Èç ïóíêòîâ À è Â, ðàññòîÿíèå ìåæäó êîòîðûìè âäîëü ïðÿìîãî øîññå l0 = 20 êì, îäíîâðåìåííî íàâñòðå÷ó äðóã äðóãó íà÷àëè ðàâíîìåðíî äâèãàòüñÿ äâà àâòîìîáèëÿ. Ñêîðîñòü ïåðâîãî àâòîìîáèëÿ υ1 = 50 êì/÷, à ñêîðîñòü âòîðîãî àâòîìîáèëÿ υ2 = 60 êì/÷. Îïðåäåëèòå ïîëîæåíèå àâòîìîáèëåé îòíîñèòåëüíî ïóíêòà À ñïóñòÿ âðåìÿ t = 0,5 ÷ ïîñëå íà÷àëà äâèæåíèÿ è ðàññòîÿíèå I ìåæäó àâòîìîáèëÿìè â ýòîò ìîìåíò âðåìåíè. Îïðåäåëèòå ïóòè s1 è s2, ïðîéäåííûå êàæäûì àâòîìîáèëåì çà âðåìÿ t. Ð å ø å í è å. Ïðèìåì ïóíêò À çà íà÷àëî êîîðäèíàò è íàïðàâèì êîîðäèíàòíóþ îñü ÎÕ â ñòîðîíó ïóíêòà  (ðèñ. 1.14). Äâèæåíèå àâòîìîáèëåé áóäåò îïèñûâàòüñÿ óðàâíåíèÿìè x1 = õ01 + υ1xt, x2 = õ02 + υ2xt. Òàê êàê ïåðâûé àâòîìîáèëü äâèæåòñÿ â ïîëîæèòåëüíîì íàïðàâëåíèè îñè ÎÕ, à âòîðîé — â îòðèöàòåëüíîì, òî υ1x = υ1, υ2x = —υ2.  ñîîòâåòñòâèè ñ âûáîðîì íà÷àëà êîîðäèíàò õ01 = 0, õ02 = l0. Ïîýòîìó ñïóñòÿ âðåìÿ t x1 = υ1t = 50 êì/÷ • 0,5 ÷ = 25 êì; õ2 = l0 — υ2t = 20 êì - 60 êì/÷ • 0,5 ÷ = -10 êì. Ïåðâûé àâòîìîáèëü áóäåò íàõîäèòüñÿ â òî÷êå Ñ íà ðàññòîÿíèè 25 êì îò ïóíêòà À ñïðàâà, à âòîðîé — â òî÷êå D íà ðàññòîÿíèè 10 êì ñëåâà. Ðàññòîÿíèå ìåæäó àâòîìîáèëÿìè áóäåò ðàâíî ìîäóëþ ðàçíîñòè èõ êîîðäèíàò: l = |õ2 - x1| = |—10 êì - 25 êì| = 35 êì. Ïðîéäåííûå ïóòè ðàâíû: s1 = υ1t = 50 êì/÷ • 0,5 ÷ = 25 êì, s2 = υ2t = 60 êì/÷ • 0,5 ÷ = 30 êì.
Çàäà÷à 3. Èç ïóíêòà À â ïóíêò  âûåçæàåò ïåðâûé àâòîìîáèëü ñî ñêîðîñòüþ υ1 Ñïóñòÿ âðåìÿ t0 èç ïóíêòà  â òîì æå íàïðàâëåíèè ñî ñêîðîñòüþ υ2 âûåçæàåò âòîðîé àâòîìîáèëü. Ðàññòîÿíèå ìåæäó ïóíêòàìè A è  ðàâíî l. Îïðåäåëèòå êîîðäèíàòó ìåñòà âñòðå÷è àâòîìîáèëåé îòíîñèòåëüíî ïóíêòà  è âðåìÿ îò ìîìåíòà îòïðàâëåíèÿ ïåðâîãî àâòîìîáèëÿ, ÷åðåç êîòîðîå îíè âñòðåòÿòñÿ. Ð å ø å í è å. Ïðèìåì ïóíêò À çà íà÷àëî êîîðäèíàò è íàïðàâèì êîîðäèíàòíóþ îñü ÎÕ â ñòîðîíó ïóíêòà  (ðèñ. 1.15). Äâèæåíèå àâòîìîáèëåé áóäåò îïèñûâàòüñÿ óðàâíåíèÿìè x1 = υ1t, õ2 = l + υ2( t - t0).  ìîìåíò âñòðå÷è êîîðäèíàòû àâòîìîáèëåé ðàâíû: õ1 = õ2 = õâ. Òîãäà υ1tâ = l + υ2( tâ - t0) è âðåìÿ äî âñòðå÷è Î÷åâèäíî, ÷òî ðåøåíèå èìååò ñìûñë ïðè υ1 > υ2 è l > υ2t0 èëè ïðè υ1 < υ2 è l < υ2t0. Êîîðäèíàòà ìåñòà âñòðå÷è
Çàäà÷à 4. Íà ðèñóíêå 1.16 ïðåäñòàâëåíû ãðàôèêè çàâèñèìîñòè êîîðäèíàò òî÷åê îò âðåìåíè. Îïðåäåëèòå ïî ãðàôèêàì: 1) ñêîðîñòè òî÷åê; 2) ÷åðåç êàêîå âðåìÿ ïîñëå íà÷àëà äâèæåíèÿ îíè âñòðåòÿòñÿ; 3) ïóòè, ïðîéäåííûå òî÷êàìè äî âñòðå÷è. Íàïèøèòå óðàâíåíèÿ äâèæåíèÿ òî÷åê. Ð å ø å í è å. Çà âðåìÿ, ðàâíîå 4 ñ, èçìåíåíèå êîîðäèíàòû ïåðâîé òî÷êè: Δx1 = 4 - 2 (ì) = 2 ì, âòîðîé òî÷êè: Δõ2 = 4 - 0 (ì) = 4 ì. 1) Ñêîðîñòè òî÷åê îïðåäåëèì ïî ôîðìóëå 2) Âðåìÿ âñòðå÷è — ýòî ìîìåíò âðåìåíè, êîãäà êîîðäèíàòû òî÷åê ðàâíû. Î÷åâèäíî, ÷òî tâ = 4 ñ. 3) Ïóòè, ïðîéäåííûå òî÷êàìè, ðàâíû èõ ïåðåìåùåíèÿì è ðàâíû èçìåíåíèÿì èõ êîîðäèíàò çà âðåìÿ äî âñòðå÷è: s1 = Δõ1= 2 ì, s2 = Δõ2 = 4 ì. Óðàâíåíèÿ äâèæåíèÿ äëÿ îáåèõ òî÷åê èìåþò âèä õ = õ0 + υxt, ãäå õ0 = x01 = 2 ì, υ1x = 0,5 ì/ñ — äëÿ ïåðâîé òî÷êè; õ0 = õ02 = 0, υ2x = 1 ì/ñ — äëÿ âòîðîé òî÷êè. Çàäà÷è äëÿ ñàìîñòîÿòåëüíîãî ðåøåíèÿ1. Ïðè ðàâíîìåðíîì äâèæåíèè òî÷êè ïî ïðÿìîé, ñîâïàäàþùåé ñ îñüþ ÎÕ, êîîðäèíàòà òî÷êè èçìåíèëàñü îò 8 äî -8 ì. Îïðåäåëèòå âðåìÿ, â òå÷åíèå êîòîðîãî ïðîèçîøëî èçìåíåíèå êîîðäèíàòû, åñëè ìîäóëü ñêîðîñòè ðàâåí 4 ì/ñ. Êàêîé ïóòü ïðîøëà òî÷êà çà ýòî âðåìÿ?
2. Íà ðèñóíêå 1.17 èçîáðàæ¸í ãðàôèê çàâèñèìîñòè êîîðäèíàòû îò âðåìåíè äëÿ òî÷êè, äâèæóùåéñÿ âäîëü îñè ÎÕ. Îïèøèòå äâèæåíèå òî÷êè â èíòåðâàëàõ âðåìåíè îò 0 äî 3 ñ, îò 3 äî 7 ñ è îò 7 äî 9 ñ. Ïîñòðîéòå ãðàôèêè ìîäóëÿ è ïðîåêöèè ñêîðîñòè â çàâèñèìîñòè îò âðåìåíè. Íà÷åðòèòå ãðàôèê çàâèñèìîñòè ïóòè îò âðåìåíè. 3. Íà ðèñóíêå 1.18 èçîáðàæ¸í ãðàôèê çàâèñèìîñòè ïðîåêöèè ñêîðîñòè îò âðåìåíè ïðè äâèæåíèè òî÷êè âäîëü îñè ÎÕ. ×åìó ðàâåí ìîäóëü ñêîðîñòè òî÷êè?  êàêîì íàïðàâëåíèè îñè ÎÕ îíà äâèæåòñÿ? ×åìó ðàâíî èçìåíåíèå êîîðäèíàòû çà 6 ñ, è êàêîé ïóòü ïðîéäåí òî÷êîé çà ýòî âðåìÿ? Ïîñòðîéòå ãðàôèê çàâèñèìîñòè êîîðäèíàòû îò âðåìåíè, åñëè x0 = 6 ì. Ïîñòðîéòå ãðàôèê çàâèñèìîñòè ïóòè îò âðåìåíè.  ÷¸ì ðàçëè÷èå ãðàôèêîâ? 4. Èç ïóíêòîâ, îòñòîÿùèõ äðóã îò äðóãà íà ðàññòîÿíèè 90 êì, îäíîâðåìåííî âûåõàëè äâà àâòîáóñà ñî ñêîðîñòÿìè 60 è 30 êì/÷, íàïðàâëåííûìè âäîëü ïðÿìîãî øîññå, ñîåäèíÿþùåãî ýòè ïóíêòû. ×åðåç ñêîëüêî âðåìåíè àâòîáóñû âñòðåòÿòñÿ? Ðàññìîòðèòå âñå âîçìîæíûå ñëó÷àè.
|
|
|