1. Денис Кораблев отправился на велосипедную прогулку. Когда Денис проехал некоторое расстояние со средней скоростью V1 = 10 км/ч, ему позвонила мама и попросила вернуться. Развернувшись Денис ехал со скоростью V2 = 20 км/ч, но проколол шину. После попытки ликвидировать прокол Денис был вынужден оставшуюся часть пути пройти пешком. Чему равна средняя скорость движения велосипедиста на всем пути, если первую треть времени, затраченного им на вторую половину пути, он ехал, вторую треть занимался проколом и последнюю треть шел пешком со скоростью V4 = 5 км/ч?
Движение тела, брошенного горизонтально или под углом к горизонту.
Движение тела, брошенного горизонтально или под углом к горизонту.
Это движение в плоскости, поэтому для описания движения необходимо 2 координаты.
Считаем, что движение происходит вблизи поверхности Земли, поэтому ускорение тела – ускорение свободного падения (a = g).
Так как мы пренебрегаем сопротивлением воздуха, то ускорение направлено только к поверхности Земли (g) – вдоль вертикальной оси (y), вдоль оси х движение равномерное и прямолинейное.
Движение тела, брошенного горизонтально.
Выразим проекции скорости и координаты через модули векторов.
Для того чтобы получить уравнение траектории, выразим время tиз уравнения координаты x и подставим в уравнение для y:
- между координатами квадратичная зависимость, траектория – парабола!
Движение тела, брошенного под углом к горизонту.
Порядок решения задачи аналогичен предыдущей.
Решим задачу для случая х0=0 и y0=0.
Движение тела, брошенного под углом к горизонту.
Докажем, что траекторией движения и в этом случае будет парабола. Для этого выразим координату Y через X (получим уравнение траектории):
.
Мы получили квадратичную зависимость между координатами. Значит траектория - парабола.
Найдем время полета тела от начальной точки до точки падения. В точке падения координата по вертикальной оси у=0. Следовательно, для решения этой задачи необходимо решить уравнение . Оно будет иметь решение при t=0 (начало движения) и
Время полета:
Зная время полета, найдем максимальное расстояние, которое пролетит тело:
Дальность полета:
Из этой формулы следует, что:
- максимальная дальность полета будет наблюдаться при бросании тела (при стрельбе, например) под углом 450;
- на одно и то же расстояние можно бросить тело (с одинаковой начальной скоростью) двумя т.н. навесная и настильная траектории.
Используя то, что парабола – это симметричная кривая, найдем максимальную высоту, которой может достичь тело.
Время, за которое тело долетит до середины, равно:
Время подъема:
Imax = 0.02 А = 20 мА ;
Максимальная энергия магнитного поля в контуре (в катушке) вычисляется, как:
WLmax = L Imax² / 2 ≈ 0.1*[2/100]²/2 = 20 / 1 000 000 = 20 мкДж ;
В процессе превращения энергии в колебательном контуре, в момент, когда ток будет равен нулю, вся энергия контура локализуется в ёмкостном элементе контура в виде энергии электрического поля.
Энергия электрического поля в этот момент будет максимальной, а в силу сохранения энергии в контуре, её значение будет таким же, каким оно было в тот момент, когда вся энергия контура была локализована в магнитеном поле. Т.е.
Wcmax = WLmax = LI²/2 ≈ 20 мкДж .