Для решения задачи о торможении велосипедиста необходимо воспользоваться формулами кинематики. В данном случае мы знаем начальную скорость (v₀), конечную скорость (v), расстояние (s), и нам нужно найти время (t) торможения.
Дано:
- Начальная скорость, v₀ = 28,8 км/ч = 28,8 * (1000 м / 1 км) / (3600 с / 1 ч) = 8 м/с
- Конечная скорость, v = 7,2 км/ч = 7,2 * (1000 м / 1 км) / (3600 с / 1 ч) = 2 м/с
- Расстояние, s = 20 м
Прежде всего, мы можем использовать уравнение движения с постоянным ускорением:
[ s = v₀t + \frac{1}{2}at^2 ]
где a — ускорение. Также мы можем использовать уравнение, связывающее начальную и конечную скорости с ускорением и временем:
[ v = v₀ + at ]
Сначала найдем ускорение a. Мы можем выразить a из второго уравнения:
[ a = \frac{v - v₀}{t} ]
Подставим это значение в первое уравнение:
[ s = v₀t + \frac{1}{2} \left(\frac{v - v₀}{t}\right)t^2 ]
Упростим уравнение:
[ s = v₀t + \frac{1}{2} (v - v₀)t ]
Теперь выразим t. Приведем все к общему знаменателю:
[ s = v₀t + \frac{1}{2} vt - \frac{1}{2} v₀t ]
Объединим схожие члены:
[ s = \left(v₀ - \frac{1}{2} v₀ + \frac{1}{2} v\right)t ]
[ s = \left(\frac{1}{2} v₀ + \frac{1}{2} v\right)t ]
Теперь выразим t:
[ t = \frac{2s}{v₀ + v} ]
Подставим известные значения:
[ t = \frac{2 \cdot 20 \, \text{м}}{8 \, \text{м/с} + 2 \, \text{м/с}} = \frac{40}{10} = 4 \, \text{с} ]
Таким образом, время торможения велосипедиста составляет 4 секунды.