Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

диплом / Задачі_фізичного_змісту_при_вивченні_математики_в_загальноосвітній_школі

.pdf
Скачиваний:
288
Добавлен:
28.02.2016
Размер:
1.78 Mб
Скачать

2)Якщо30 ≤ υ 40, то нерівність

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

-

1

 

 

+

 

 

 

 

15

 

-

3

 

+

 

20

-

2

 

 

 

+

26

 

£

517

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υ

5

 

υ

 

8

 

υ

3

 

 

 

 

 

 

υ

600

 

рівносильна нерівності:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

1

 

 

 

15

 

 

3

 

 

20

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

26

 

 

 

517

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

-

 

 

+

 

 

+

 

 

 

 

£

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υ

5

 

 

 

 

υ

8

υ

3

υ

 

600

 

звідки υ ³

18600

. Оскільки

18600

> 40,

 

 

 

то немає значень υ із

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

462

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

462

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

проміжку 30 £υ 40, які задовольняли б нерівність.

 

 

 

 

 

3)Якщо40 £ υ 50, то нерівність

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

-

1

 

 

+

 

 

 

 

15

 

-

3

 

+

 

20

-

2

 

 

 

+

26

 

£

517

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υ

5

 

 

 

 

 

 

υ

 

8

 

 

 

υ

3

 

 

 

 

 

 

υ

600

 

рівносильна нерівності:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

1

 

 

 

15

 

 

 

3

 

 

20

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

26

 

 

 

517

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

-

 

 

+

 

 

+

 

 

 

 

£

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υ

5

 

 

 

υ

8

υ

3

 

υ

 

600

 

звідки

 

υ ³ 50.

Тобто,

 

немає

значень

 

 

 

υ

 

 

із проміжку

40 £ υ 50, 40 £ υ 50, які задовольняли б нерівність.

 

 

 

 

 

4)Якщо υ ³ 50, то нерівність

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

-

1

 

 

+

 

 

 

 

15

 

-

3

 

+

 

20

-

2

 

 

 

+

26

 

£

517

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υ

5

 

 

 

 

 

 

υ

 

8

 

 

 

υ

3

 

 

 

 

 

 

υ

600

 

рівносильна нерівності:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

1

 

15

 

3

 

 

20

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

26

 

 

 

 

517

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

+

 

 

-

 

 

 

+

 

 

-

 

 

 

 

 

+

 

 

+

 

 

£

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

υ

5

υ

 

8

 

 

υ

3

 

υ

600

звідки υ £ 50.

 

Отже,

 

є єдине значення υ = 50,

яке задовольняє

 

10

1

 

 

 

 

15

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

20

 

 

2

 

 

 

26

 

 

 

517

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нерівність:

 

 

-

 

 

+

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

+

 

 

 

 

£

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υ

5

 

 

 

 

υ

8

 

 

 

 

 

 

 

υ

 

3

 

 

 

υ

600

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Другий спосіб розв’язання нерівності.

Оскільки для довільного дійсного числа а справедлива

нерівністьа £

 

а

 

, то якщо υ задовольняє нерівність

 

 

 

 

 

 

10

 

 

1

 

 

15

3

 

 

 

20

 

 

2

 

 

 

26

517

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

+

 

 

 

 

-

 

 

 

+

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

+

 

 

£

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

υ

5

υ

8

υ

3

υ

600

то υ задовольняє й нерівність:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

1

 

3

15

 

 

2

 

20

 

 

 

 

26

 

517

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

+

 

 

-

 

 

+

 

-

 

 

 

+

 

£

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υ

5

8

υ

3

υ

 

υ

600

 

71

звідки υ ³ 50. Оскільки − а а, то υ задовольняє також і нерівність:

10

+

1

+

3

 

15

+

2

20

+

26

517

,

υ

 

 

υ

 

υ

υ

 

 

5

8

 

3

 

 

600

 

звідки υ £ 50. Із нерівностей: υ ³ 50 і υ £ 50 випливає, що

υ = 50.

Відповідь :автобус має рухатися з постійною швидкістю 50 км .

год

Задача 53.

Із пункту А в пункт В виїхав велосипедист. В той момент, коли

він проїхав 1 шляху між А і В, із В в А виїхав мотоцикліст, який

4

прибув в А, не затримуючись, повернув назад і одночасно з велосипедистом прибув в В. Час руху мотоцикліста до першої зустрічі з велосипедистом рівний часу руху мотоцикліста із А в В. Вважаючи швидкості мотоцикліста при русі із А в В і із В в А різними, знайдіть, в скільки разів швидкість мотоцикліста при русі із А в В більша швидкості велосипедиста.

Розв’язання:

Позначимо через S км відстань між пунктами А і В, через U км год

швидкість мотоцикліста на шляху із В в А, через υ км швидкість

год

велосипедиста, через х шукане відношення швидкості мотоцикліста на шляху із А в В до швидкості велосипедиста. Тоді швидкість

мотоцикліста на шляху із А в В рівна хυ км .

год

На рух із пункту А в пункт В мотоцикліст витратив

S

годин. За

xυ

умовою задачі такий же час пройшов між моментом виїзду мотоцикліста із пункту В і моментом першої зустрічі з

велосипедистом. За

цей

час

велосипедист проїхав

 

S

υ км,

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xυ

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мотоцикліст

 

U км. Оскільки

в момент виїзду

мотоцикліста

із

xυ

пункту В відстань

між

ним

і

велосипедистом

рівна

 

3

S км,

то

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

72

справедлива рівність:

S

υ +

 

S

U =

3

S,

чи,

 

 

оскільки

xυ

 

xυ

4

рівність:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

+

U

=

 

3

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

υx

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

+

S

 

 

 

 

Мотоцикліст знаходився в дорозі

 

 

 

 

 

 

годин.

За

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

xυ

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

S

 

 

3

 

 

 

велосипедист проїхав

 

S

км. Тому

 

 

 

+

 

 

 

 

 

υ =

 

 

 

S чи

 

4

 

 

xυ

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υ +

1

=

3

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

x

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Із цього рівняння отримуємо:

υ 0, S 0,

цей час

 

 

 

 

 

U

 

 

=

 

 

4x

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3x − 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Підставляючи

4х

замість

U

 

в рівняння

1

+

U

=

3

, маємо

 

 

υ

 

 

 

 

 

3х − 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x υx 4

рівняння:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

+

 

 

4

 

 

=

3

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3x

4

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Це рівняння має корені x = 4 і x

 

=

4

 

. Із умови задачі зрозуміло,

2

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

що швидкість мотоцикліст на шляху із А в В більша швидкості велосипедиста, тобто, х 1. Значить, х = 4.

Відповідь: швидкість мотоцикліста при русі із А в В в 4 рази більша швидкості велосипедиста.

Задача 54.

Пішохід, велосипедист і мотоцикліст рухаються по шосе в одну сторону з постійними швидкостями. В той момент, коли пішохід і велосипедист знаходились в одній точці, мотоцикліст був на відстані 6 км позаду них. В той момент, коли мотоцикліст наздогнав велосипедиста, пішохід відставав від них на 3 км. На скільки кілометрів велосипедист обігнав пішохода в той момент, коли пішохода наздогнав мотоцикліст?

73

 

 

 

Розв’язання:

 

 

 

Перше розв’язання.

 

 

 

 

 

 

 

Позначимо через υ

 

км

швидкість мотоцикліста, через υ

 

км

 

м

год

в

год

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

швидкість велосипедиста,

через υ

км

— швидкість пішохода. Нехай

 

пгод

змоменту зустрічі пішохода і велосипедиста до зустрічі мотоцикліста

і пішохода пройшло t1 години, а з моменту зустрічі пішохода і

велосипедиста до

зустрічі мотоцикліста і велосипедиста пройшло

t2 години. За час

t1 мотоцикліст проїхав υмt1км, а пішохід пройшов

υпt1км. Із умови задачі маємо рівняння:

υмt1 −υпt1 = 6.

Змоменту зустрічі мотоцикліста і пішохода до зустрічі

мотоцикліста і велосипедиста пройшло (t2 t1 ) години. За цей час мотоцикліст проїхав υм (t2 t1 )км, а пішохід пройшов υп (t2 t1 )км, і

оскільки як пішохід відстав на 3 км, то маємо ще одне рівняння:

υм (t2 t1 ) −υп (t2 t1 ) = 3.

Із умови, що велосипедист обігнав пішохода на 3 км, отримаємо рівняння:

υвt2 −υпt2 = 3.

Тому отримали систему рівнянь:

 

 

 

υмt1 −υпt1

= 6,

(t

 

t ) = 3,

υ

(t

2

t )−υ

2

м

 

1

п

 

1

υвt2 −υпt2

= 3.

 

 

Потрібно знайти, на скільки кілометрів велосипедист обігнав пішохода в той момент, коли пішохода наздогнав мотоцикліст.

Оскільки як це відбулося через t1

годин, то за цей час велосипедист

проїхав υвt1км, а пішохід пройшов υпt1км.

 

 

 

 

 

Тобто, шукана відстань х

рівна (υвt1 −υпt1 )км.

Із

першого

рівняння

системи:

 

(υм −υп )t1 = 6,

із

другого

рівняння

системи:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t1

 

 

3

 

 

 

(υм −υп )(t2

t1 ) = 3, звідки

 

 

 

 

 

=

2,

тобто, t2 =

 

 

t1 . Із

останнього

 

t

2

t

2

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

рівняння системи: υ

 

−υ

 

=

3

 

 

, тому

 

 

 

 

 

 

в

п

t2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

74

 

 

 

 

 

 

x =υвt1 -υпt1

= (υв

-υп )t1

=

3

×t1 = 2(км).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Друге розв’язання.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Позначимо через υ

 

км

 

швидкість мотоцикліста, через υ

 

км

 

м

год

в

год

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

швидкість велосипедиста, через υ

 

км

швидкість пішохода.

Час, за

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

год

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

який велосипедист обігнав пішохода на 3км, рівний

. Із умови

 

 

υв -υп

задачі

 

випливає,

що

 

цей

же

час

рівний

9

 

,

звідки

 

 

 

 

 

 

 

υм -υп

 

 

3

=

 

 

9

, чи

υв -υп

=

1

. Мотоцикліст наздогнав пішохода за

υв -υп

υм

-υп

υм -υп

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

час υм -υп . Тобто, за цей час велосипедист обігнав пішохода на:

6

(υв

-υп

) = 6 ×

1

= 2(км).

υм -υп

 

 

 

3

Відповідь: велосипедист обігнав пішохода в той момент, коли пішохода наздогнав мотоцикліст, на 2 км.

Задача 55.

Із пункту А в пункт В вийшов пішохід, і одночасно із пункту В в пункт А виїхав мотоцикліст. Зустрівши в дорозі пішохода, мотоцикліст одразу ж розвернувся, довіз пішохода до пункту В, а потім одразу ж знову поїхав в пункт А, куди дістався без перешкод. В результаті цього мотоцикліст затратив на дорогу до пункту А в два з половиною рази більше часу, ніж якби він їхав із пункту В в пункт А, не підвозячи пішохода. В скільки разів повільніше пішохід дістався б до пункту В, якби весь шлях від А до В він пройшов пішки?

 

 

 

Розв’язання:

Позначимо через υ

 

км

і υ

 

 

км

відповідно швидкості пішохода

п

 

м

 

 

год

 

 

год

 

 

 

 

 

і мотоцикліста, а через t

годин —

 

час, через який вони зустрілись.

За час t пішохід пройшов υп ×t км, а мотоцикліст проїхав υмt км. Якби мотоцикліст не підвозив пішохода, то на шлях від В до А він

75

витратив

би

 

υп ×t +υм ×t годин.

 

 

Оскільки

мотоцикліст

 

 

підвозив

 

 

 

 

 

υм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υп

×t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пішохода, то він прибув в пункт А через

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3t +

 

υ

годин. Із умови

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

задачі відомо,

 

що на це він затратив в

 

 

 

5

 

 

разу більше часу,

ніж у

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

випадку, коли б він не підвозив пішохода, тому:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3t +

υп ×t

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υ

=

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υпt +υмt

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Якби весь шлях від А до В пішохід пройшов пішки,

 

 

то він

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υмt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

годин, а в дійсності він затратив на

затратив би на весь шлях t +

υп

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

весь шлях

2t

годин. В задачі потрібно знайти,

в скільки разів час

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t + υмt

 

υмt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υп

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

потрібно знайти величину

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t +

υп

більший часу 2t , тобто,

 

 

2t

 

 

 

1 + υм

 

 

3t + υп ×t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м +υп

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υп

 

 

 

 

 

υ

м

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

чи

величину

 

 

.

Із

 

 

=

 

 

 

маємо:

 

 

 

 

=

 

 

,

 

 

 

звідки

2

υпt +υмt

 

2

 

 

 

υп +υм

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м + п

= п + м

чи υм = п , тобто,

υ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м

 

 

 

 

 

+

 

 

м

 

: 2 = 2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υп

= 3. Отже, 1

 

υп

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тобто, якби мотоцикліст не підвозив пішохода, то пішохід дістався б до А в два рази повільніше.

Відповідь: пішохід дістався б до пункту В в 2 рази повільніше, якби весь шлях від А до В він пройшов пішки.

Задача 56.

Два тіла рухаються рівномірно назустріч одне одному і відстань між ними зменшується на S1 = 16м за кожні t1 = 10c. Якщо ці тіла з такими самими швидкостями рухатимуться в одному напрямі, то відстань між ними збільшуватиметься на S2 = 3м за кожні t2 = 5c. З якою швидкістю рухається кожне з цих тіл?

76

Розв’язання:

Систему координат зв’яжемо з першим тілом і вісь OS спрямуємо в напрямі швидкості υ1 першого тіла. У цій системі відліку перше тіло перебуває в спокої, а друге рухається відносно

першого з швидкістю υ1 +υ2

у першому випадку і з швидкістю υ1 -υ2

в

другому. Тоді

S1 = (υ1 +υ2 )×t1

 

і

S2 = (υ1 -υ2 )t2 , або υ1 + υ2

=

S1

і

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t1

υ −υ

 

=

S2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

t2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Додаючи і віднімаючи праві частини останніх рівнянь,

дістанемо 2υ =

S1

+

S2

і 2υ

 

=

S1

 

S2

 

, звідки

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

t1

 

t2

 

t1

 

 

t2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υ1 = 1,1

м

і υ2 = 0,5

м

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с

 

 

с

 

 

 

Відповідь: перше тіло рухається зі швидкістю 1,1 м , друге тіло

с

рухається зі швидкістю 0,5 м.

с

Задача 57.

Автомобілі А і В з однаковою

швидкістю υ = υ

 

= 20

м

рухаються

2

 

1

 

с

 

 

 

 

 

по двох шосе, які перетинаються в точці О під кутом α = 60°. Визначити мінімальну відстань між автомобілями, якщо в певний момент

вони знаходилися

на

відстанях

d1 = 30км і d2 = 60км

від

перехрестя

доріг.

Розв’язання:

Задачі такого типу зручно розв’язувати в системі відліку, зв’язаній з одним із рухомих тіл. Припустимо, що систему відліку ми зв’язали з автомобілем В, тобто в цій системі автомобіль В нерухомий, а автомобіль А рухається відносно В. Знайдемо відносну швидкість автомобіля А. Для цього з кінця вектора швидкості υ1

відкладемо вектор −υ2 , тоді відносна швидкість автомобіля А буде

77

υв = υ1 − υ2 . Отже, спостерігач, який сидить в автомобілі В, вважає,

що автомобіль А рухається по лінії АС. Щоб знайти мінімальну відстань між автомобілями, опустимо з точки В на продовження лінії АС перпендикуляр BD, який і буде мінімальною відстанню

BD = (OB OA)sin 60° = (d2 d1 )sin 60° ≈ 25,6(км).

Відповідь: мінімальна відстань між автомобілями рівна

≈ 25,6км.

Задача 58.

Два автобуси одночасно виїхали з пункту А в пункт В. Один з них першу половину шляху їхав зі сталою швидкістю υ1 , а решту шляху — зі швидкістю υ2 . Другий автобус їхав зі швидкістю υ1 половину всього часу свого руху від А до В, а решту часу — зі швидкістю υ2 . Визначити середню швидкість руху кожного автобуса,

якщо υ = 30

км

і υ

 

= 50

км

.

 

 

 

2

 

 

 

1

год

 

 

год

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розв’язання:

 

 

Досить часто при розв’язуванні цієї задачі учні помилково

вважають, що середня швидкість обох автобусів буде υ

с

= υ1 + υ2 .

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

Проте так можна визначити середню швидкість тільки тоді, коли автобус рухається однакові проміжки часу з кожною із швидкостей, тобто середню швидкість другого автобуса. Середнє значення швидкості визначається у відношенні до часу, а не у відношенні до пройденого шляху.

Тому:

υ

 

= υ1t1 + υ2t2

 

=

S1 + S2

,

 

 

 

с

 

 

 

 

 

 

t1

+ t2

 

 

 

t1 + t2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

або

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υ

 

=

S

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

де S — повна відстань, а t

час, за який цю відстань проходить

автобус.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для першого автобуса:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S = 0,5S + 0,5S і t = t

 

+ t =

0,5S

+

0,5S

.

 

υ1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

 

υ2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тоді

78

 

υ

 

=

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

1υ2

= 37,5

 

км

.

 

с1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

υ1 + υ

 

 

 

 

год

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5S

υ1

υ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υ

 

=

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

=

1υ2

≈ 37,5

км

.

c1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

υ1 + υ2

 

 

год

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υ +

υ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для другого автобуса:

і S = 0,5υ1t + 0,5υ2t = 0,5t(υ1

+ υ2 ).

t = 0,5t + 0,5t

тоді

 

 

0,5(υ1 + υ2 )t

= υ1

+ υ2

 

 

 

 

 

 

 

υ

 

=

= 40

км

.

 

 

 

c 2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

год

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Відповідь: середня швидкість першого автобуса рівна 37,5

км

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

год

середня швидкість другого автобуса рівна 40

км

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 59.

год

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Два тіла почали одночасно рухатися в одному напрямі: одне

рівномірно з швидкістю

υ = 54

км

,

а

друге з

прискоренням

 

 

 

 

 

1

 

год

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а= 0,6 м . Через скільки часу друге тіло наздожене перше?

с2

Розв’язання:

За початок системи координат візьмемо точку, з якої почали рухатися обидва тіла, а вісь OS спрямуємо в напрямі руху обох тіл.

Через час t від початку руху координати тіл будуть S

= υ t

і S

 

=

at 2

.

2

 

1

1

 

2

 

 

 

 

 

 

Якщо друге тіло наздогнало перше, то координати тіл будуть

однаковими, тобто S

= S

, або υ t =

at 2

, звідки t =

1

= 50c.

 

 

1

2

1

2

 

a

 

 

 

 

Відповідь: друге тіло наздожене перше через 50 с.

Задача 60.

Одне тіло кидають вертикально вгору з висоти H з початковою швидкістю υ1. Одночасно з початком руху першого тіла з землі кидають угору друге тіло з початковою швидкістю υ2 . Через який час тіла зустрінуться?

79

Розв’язання:

За початок системи координат візьмемо точку кидання першого тіла і вісь координат OS спрямуємо вертикально вгору. Тоді в

момент часу t координата першого тіла буде S1

= υ1t

1

 

gt 2

і, отже,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

1

 

 

через час t

його відстань від землі буде H + S

 

= H + υ t

gt 2 . Через

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

час

t від

початку руху

 

друге

тіло

буде

від

землі

на

відстані

S

 

= υ

t

1

gt 2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Якщо t дорівнює тому проміжку часу, через який тіла

зустрінуться, то H + S

 

= S

 

, або H + υ t

1

gt 2

= υ

t

1

gt 2 , звідки:

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t =

 

 

H

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υ

2

−υ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Відповідь: тіла зустрінуться через t =

 

 

 

H

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υ

2

−υ

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 61.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пасажир потягу,

 

що рухається зі швидкістю υ = 36

км

, бачить

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

год

 

 

 

 

 

 

 

 

t1 = 60c сусідній

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l = 600м,

 

протягом

потяг

 

довжиною

 

 

 

 

який іде

паралельно першому в одному з ним напрямі. З якою швидкістю йде другий потяг? Скільки часу пасажир другого потягу бачить перший потяг, довжина якого l1 = 900м?

Ті самі потяги рухаються назустріч один одному. Скільки часу пасажири цих поїздів бачитимуть зустрічний потяг, що рухається повз них?

Розв’язання: Систему відліку пов’яжемо з першим потягом.

а) Коли потяги рухаються в одному напрямі, то швидкість

другого потяга відносно першого υв

 

= υ2

 

−υ1. З другого боку, відносна

швидкість υ

 

=

l2

=

l1

= 10

м

. Тоді υ

 

= υ

 

+ υ = 20

м

= 72

км

, а час t

,

2

 

 

 

2

в

 

 

 

 

t1

 

t2

 

с

 

1

с

год

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

протягом якого пасажир другого потягу бачить перед собою перший

потяг, t =

l1

= 90с.

 

2

υв

 

 

80