Для решения этой задачи нам нужно использовать уравнения равноускоренного движения. Давайте начнем с того, чтобы перевести скорости в более удобные для расчетов единицы — метры в секунду (м/с).
Переводим скорости:
- Начальная скорость ( v_0 = 72 ) км/ч = ( \frac{72 \times 1000}{3600} ) м/с = 20 м/с.
- Конечная скорость после 2 секунд торможения ( v_1 = 36 ) км/ч = ( \frac{36 \times 1000}{3600} ) м/с = 10 м/с.
Найдем ускорение ( a ) при торможении. Для этого воспользуемся уравнением:
[ v = v_0 + at ]
где:
- ( v = 10 ) м/с (скорость через 2 секунды),
- ( v_0 = 20 ) м/с (начальная скорость),
- ( t = 2 ) с (время торможения).
Подставляем значения и решаем для ( a ):
[ 10 = 20 + a \cdot 2 ]
[ 10 - 20 = 2a ]
[ -10 = 2a ]
[ a = -5 \ \text{м/с}^2 ]
Ускорение отрицательное, так как это торможение.
- Найдем путь, пройденный автомобилем за эти 2 секунды до скорости 10 м/с. Используем уравнение движения:
[ s = v_0 t + \frac{1}{2} a t^2 ]
где:
- ( v_0 = 20 ) м/с,
- ( t = 2 ) с,
- ( a = -5 \ \text{м/с}^2 ).
Подставляем значения:
[ s = 20 \cdot 2 + \frac{1}{2} \cdot (-5) \cdot 2^2 ]
[ s = 40 + \frac{1}{2} \cdot (-5) \cdot 4 ]
[ s = 40 - 10 ]
[ s = 30 \ \text{м} ]
- Теперь определим путь, который автомобиль пройдет от скорости 10 м/с до полной остановки. Для этого используем уравнение:
[ v^2 = v_0^2 + 2as ]
где:
- ( v = 0 ) (конечная скорость при остановке),
- ( v_0 = 10 ) м/с (начальная скорость для этого этапа),
- ( a = -5 \ \text{м/с}^2 ).
Подставляем значения и решаем для ( s ):
[ 0 = 10^2 + 2 \cdot (-5) \cdot s ]
[ 0 = 100 - 10s ]
[ 10s = 100 ]
[ s = 10 \ \text{м} ]
- Теперь сложим пути, пройденные на двух этапах торможения:
- Первый этап (до скорости 10 м/с): 30 м,
- Второй этап (до полной остановки): 10 м.
Общий путь:
[ s_{\text{общ}} = 30 + 10 = 40 \ \text{м} ]
Таким образом, путь, пройденный автомобилем от момента начала торможения до полной остановки, составляет 40 метров.