Для решения этой задачи воспользуемся формулами кинематики. Имеется постоянное ускорение, так как санки начинают двигаться с нулевой скорости и набирают скорость при спуске с горы.
- Первый этап: Находим ускорение. Известно, что за первые 2 секунды санки проходят путь \( S_1 = 3 \, \text{м} \). Используем формулу для равноускоренного движения:
\[ S = v_0 t + \frac{a t^2}{2} \]
где:
- \( S \) — путь,
- \( v_0 \) — начальная скорость (которая равна 0),
- \( a \) — ускорение,
- \( t \) — время.
Подставляем данные:
\[ 3 = 0 \cdot 2 + \frac{a \cdot 2^2}{2} \]
Это упростится до:
\[ 3 = 2a \]
Отсюда находим \( a \):
\[ a = \frac{3}{2} = 1.5 \, \text{м/с}^2 \]
- Второй этап: Находим путь, пройденный санками за следующие 2 секунды (то есть с 2-й по 4-ю секунду). Путь за интервал времени от \( t = 2 \) до \( t = 4 \) можно найти, используя ту же формулу, но сначала определим, сколько они прошли за 4 секунды.
Используем ту же формулу для \( t = 4 \):
\[ S_4 = v_0 \cdot 4 + \frac{a \cdot 4^2}{2} \]
Подставляем значения:
\[ S_4 = 0 \cdot 4 + \frac{1.5 \cdot 16}{2} = \frac{24}{2} = 12 \, \text{м} \]
Теперь можем найти путь, пройденный за следующие 2 секунды:
\[ S_{2-4} = S_4 - S_1 = 12 - 3 = 9 \, \text{м} \]
- Третий этап: Определяем скорость в конце 4-й секунды. Используем формулу для скорости при равноускоренном движении:
\[ v = v_0 + a \cdot t \]
Подставляем значения:
\[ v = 0 + 1.5 \cdot 4 = 6 \, \text{м/с} \]
Таким образом, санки прошли за следующие две секунды 9 метров, а их скорость к концу четвертой секунды составила 6 м/с.