Для решения задачи нам нужно использовать формулу для равномерно ускоренного движения, которая связывает начальную скорость (\(v_0\)), конечную скорость (\(v\)), ускорение (\(a\)) и пройденный путь (\(s\)). Формула выглядит следующим образом:
\[ v^2 = v_0^2 + 2as \]
Где:
- \(v\) — конечная скорость,
- \(v_0\) — начальная скорость,
- \(a\) — ускорение,
- \(s\) — пройденный путь.
Мы рассмотрим движение автомобиля поезда.
- Первая передача:
- Начальная скорость \(v_0 = 0\) (автомобиль начинает движение).
- Ускорение \(a_1 = 1 \, \text{м/с}^2\).
- Путь \(s_1 = 27 \, \text{м}\).
Подставим значения в формулу:
\[ v_1^2 = 0^2 + 2 \cdot 1 \cdot 27 \\ v_1^2 = 54 \\ v_1 = \sqrt{54} \approx 7.35 \, \text{м/с} \]
- Вторая передача:
- Начальная скорость \(v_0 = v_1 \approx 7.35 \, \text{м/с}\).
- Ускорение \(a_2 = 2 \, \text{м/с}^2\).
- Путь \(s_2 = 27 \, \text{м}\).
Подставляем в формулу:
\[ v_2^2 = v_1^2 + 2 \cdot 2 \cdot 27 \\ v_2^2 = 54 + 108 \\ v_2^2 = 162 \\ v_2 = \sqrt{162} \approx 12.73 \, \text{м/с} \]
- Третья передача:
- Начальная скорость \(v_0 = v_2 \approx 12.73 \, \text{м/с}\).
- Ускорение \(a_3 = 3 \, \text{м/с}^2\).
- Путь \(s_3 = 27 \, \text{м}\).
Подставляем в формулу:
\[ v_3^2 = v_2^2 + 2 \cdot 3 \cdot 27 \\ v_3^2 = 162 + 162 \\ v_3^2 = 324 \\ v_3 = \sqrt{324} = 18 \, \text{м/с} \]
Таким образом, конечная скорость автомобиля составляет 18 м/с.