Чтобы ответить на вопрос о движении автомобиля с постоянным ускорением, необходимо использовать уравнения кинематики, которые описывают прямолинейное движение.
Дано:
- Ускорение ( a = 2.0 ) м/с²
- Текущая скорость ( v = 10 ) м/с
- Время назад ( t = 4.0 ) с
Первый шаг — определить скорость автомобиля 4 секунды назад. Используем уравнение:
[ v = v_0 + at ]
где:
- ( v ) — конечная скорость (10 м/с в данном моменте),
- ( v_0 ) — начальная скорость (4 секунды назад),
- ( a ) — ускорение (2,0 м/с²),
- ( t ) — время (4,0 с).
Переставим уравнение, чтобы найти начальную скорость ( v_0 ):
[ v_0 = v - at ]
[ v_0 = 10 \, \text{м/с} - 2,0 \, \text{м/с}² \times 4,0 \, \text{с} ]
[ v_0 = 10 \, \text{м/с} - 8 \, \text{м/с} ]
[ v_0 = 2 \, \text{м/с} ]
Следовательно, 4 секунды назад скорость автомобиля была 2 м/с.
Второй шаг — определить, где был автомобиль 4 секунды назад. Используем уравнение:
[ s = v_0 t + \frac{1}{2} a t^2 ]
где:
- ( s ) — пройденное расстояние,
- ( v_0 ) — начальная скорость 4 секунды назад (2 м/с),
- ( t ) — время (4,0 с),
- ( a ) — ускорение (2,0 м/с²).
Подставим известные значения:
[ s = 2 \, \text{м/с} \times 4,0 \, \text{с} + \frac{1}{2} \times 2,0 \, \text{м/с}² \times (4,0 \, \text{с})^2 ]
[ s = 8 \, \text{м} + \frac{1}{2} \times 2,0 \, \text{м/с}² \times 16 \, \text{с}^2 ]
[ s = 8 \, \text{м} + 16 \, \text{м} ]
[ s = 24 \, \text{м} ]
Таким образом, 4 секунды назад автомобиль находился на расстоянии 24 метра от текущего положения.
Третий шаг — определить изменение скорости автомобиля:
[ \Delta v = v - v_0 ]
где:
- ( \Delta v ) — изменение скорости,
- ( v ) — конечная скорость (10 м/с),
- ( v_0 ) — начальная скорость 4 секунды назад (2 м/с).
Подставим значения:
[ \Delta v = 10 \, \text{м/с} - 2 \, \text{м/с} ]
[ \Delta v = 8 \, \text{м/с} ]
Итак, скорость автомобиля изменилась на 8 м/с.
Резюмируя:
- 4 секунды назад автомобиль находился на расстоянии 24 метра от текущего положения.
- Скорость автомобиля изменилась на 8 м/с.