Для решения этой задачи мы можем использовать формулу для перемещения при равноускоренном движении. Так как поезд тормозит, ускорение будет отрицательным.
Сначала определим ускорение поезда. У нас есть начальная скорость (v₀ = 15 м/с), конечная скорость (v = 0 м/с, так как поезд останавливается) и время торможения (t = 20 с). Мы можем использовать формулу для определения ускорения:
\[ a = \frac{v - v₀}{t} \]
Подставим данные в формулу:
\[ a = \frac{0 - 15}{20} = \frac{-15}{20} = -0.75 \, \text{м/с}^2 \]
Теперь, чтобы найти перемещение поезда за 20 секунд, воспользуемся формулой перемещения при равноускоренном движении:
\[ S = v₀ t + \frac{1}{2} a t^2 \]
Где:
- \( S \) — перемещение,
- \( v₀ \) — начальная скорость (15 м/с),
- \( a \) — ускорение (-0.75 м/с²),
- \( t \) — время (20 с).
Подставим значения в формулу:
\[ S = 15 \cdot 20 + \frac{1}{2} \cdot (-0.75) \cdot (20^2) \]
Сначала рассчитаем \( 15 \cdot 20 \):
\[ 15 \cdot 20 = 300 \, \text{м} \]
Теперь рассчитаем вторую часть:
\[ \frac{1}{2} \cdot (-0.75) \cdot 400 = \frac{-0.75 \cdot 400}{2} = \frac{-300}{2} = -150 \, \text{м} \]
Теперь добавим эти значения:
\[ S = 300 - 150 = 150 \, \text{м} \]
Таким образом, перемещение поезда за 20 секунд торможения составит 150 метров.