Для решения этой задачи используем уравнение движения с постоянным ускорением и формулы, связывающие начальную скорость, конечную скорость, ускорение, пройденный путь и время.
Обозначим:
- начальная скорость \( v_0 = 20 \, \text{м/с} \)
- конечная скорость \( v = 30 \, \text{м/с} \)
- пройденный путь \( S = 400 \, \text{м} \)
- ускорение \( a \)
- время разгона \( t \)
Используем уравнение, связывающее начальную и конечную скорости с ускорением и пройденным путем: \[ v^2 = v_0^2 + 2aS \]
Подставим известные значения: \[ 30^2 = 20^2 + 2a \cdot 400 \] \[ 900 = 400 + 800a \] \[ 500 = 800a \] \[ a = \frac{500}{800} = 0.625 \, \text{м/с}^2 \]
Теперь найдем время разгона, используя формулу \( v = v_0 + at \): \[ 30 = 20 + 0.625t \] \[ 10 = 0.625t \] \[ t = \frac{10}{0.625} = 16 \, \text{с} \]
Таким образом, ускорение поезда составляет \( 0.625 \, \text{м/с}^2 \), а время разгона – \( 16 \, \text{с} \).