Давайте разберем задачу пошагово. Нам даны следующие данные:
- Средняя скорость поезда \( U_{ср} = 7 \) км/ч.
- Время в пути \( t = 20 \) мин, что равно \( \frac{20}{60} = \frac{1}{3} \) ч.
- Время разгона и торможения \( t_o = 4 \) мин, что равно \( \frac{4}{60} = \frac{1}{15} \) ч.
Сначала найдем общее расстояние, которое прошел поезд, используя формулу для средней скорости:
\[ U_{ср} = \frac{S}{t} \]
где \( S \) — расстояние, а \( t \) — общее время. Из этого выражения можно выразить расстояние \( S \):
\[ S = U_{ср} \cdot t \]
Подставим известные значения:
\[ S = 7 \, \text{км/ч} \cdot \frac{1}{3} \, \text{ч} = \frac{7}{3} \, \text{км} \approx 2.33 \, \text{км} \]
Теперь мы можем найти время, в течение которого поезд двигался с равномерной скоростью. Время равномерного движения \( t_{равн} \) можно найти, вычитая время разгона и торможения из общего времени:
\[ t_{равн} = t - t_o = \frac{1}{3} \, \text{ч} - \frac{1}{15} \, \text{ч} \]
Чтобы вычесть дроби, приведем к общему знаменателю. Общий знаменатель для 3 и 15 — это 15:
\[ \frac{1}{3} = \frac{5}{15} \]
Теперь можем продолжить:
\[ t_{равн} = \frac{5}{15} \, \text{ч} - \frac{1}{15} \, \text{ч} = \frac{4}{15} \, \text{ч} \]
Теперь используя время равномерного движения, можем найти скорость \( v \) при равномерном движении. Расстояние, которое поезд прошел при равномерном движении, равно:
\[ S_{равн} = S \]
Поэтому, используя формулу для скорости:
\[ v = \frac{S_{равн}}{t_{равн}} \]
Подставляем значения:
\[ v = \frac{\frac{7}{3} \, \text{км}}{\frac{4}{15} \, \text{ч}} = \frac{7}{3} \cdot \frac{15}{4} \]
Теперь проведем умножение:
\[ v = \frac{7 \cdot 15}{3 \cdot 4} = \frac{105}{12} = 8.75 \, \text{км/ч} \]
Таким образом, скорость поезда при равномерном движении составила \( v \approx 8.75 \, \text{км/ч} \).
