Давайте разберем каждый из вопросов последовательно, используя законы кинематики.
А) Найти расстояние, на котором скорость автомобиля достигнет 20 м/с:
Для решения этой задачи используем уравнение кинематики, связывающее скорость, ускорение и пройденное расстояние:
[ v^2 = u^2 + 2as ]
где:
- ( v ) — конечная скорость (20 м/с),
- ( u ) — начальная скорость (0 м/с, так как автомобиль начинает движение),
- ( a ) — ускорение (2 м/с²),
- ( s ) — пройденное расстояние.
Подставляя значения в формулу, получаем:
[ 20^2 = 0 + 2 \cdot 2 \cdot s ]
[ 400 = 4s ]
[ s = \frac{400}{4} = 100 \, \text{м} ]
Таким образом, скорость автомобиля достигнет 20 м/с на расстоянии 100 метров от начала движения.
B) Через сколько времени скорость автомобиля будет равна 20 м/с:
Для этого используем уравнение, связывающее скорость, ускорение и время:
[ v = u + at ]
Подставляем известные значения:
[ 20 = 0 + 2t ]
[ t = \frac{20}{2} = 10 \, \text{с} ]
Таким образом, скорость автомобиля достигнет 20 м/с через 10 секунд.
C) Найти путь, пройденный автомобилем за 5-ю секунду движения:
Чтобы найти путь, пройденный за конкретную секунду, сначала определим путь, пройденный за первые 5 секунд, а затем за первые 4 секунды, и вычтем второй из первого.
Путь, пройденный за ( t ) секунд, определяется формулой:
[ s = ut + \frac{1}{2} at^2 ]
- Путь за первые 5 секунд (( s_5 )):
[ s_5 = 0 \cdot 5 + \frac{1}{2} \cdot 2 \cdot 5^2 ]
[ s_5 = \frac{1}{2} \cdot 2 \cdot 25 = 25 \, \text{м} ]
- Путь за первые 4 секунды (( s_4 )):
[ s_4 = 0 \cdot 4 + \frac{1}{2} \cdot 2 \cdot 4^2 ]
[ s_4 = \frac{1}{2} \cdot 2 \cdot 16 = 16 \, \text{м} ]
Теперь найдем путь, пройденный за 5-ю секунду (( s_5 - s_4 )):
[ s_{\text{5-я секунда}} = s_5 - s_4 = 25 - 16 = 9 \, \text{м} ]
Таким образом, за 5-ю секунду автомобиль пройдет 9 метров.