Для решения данных задач воспользуемся базовыми формулами кинематики.
Задача 1
Дана функция перемещения:
[ s(t) = 2t^3 + t^2 - 4 ]
Найдем скорость ( v(t) ), которая является производной от перемещения по времени:
[ v(t) = \frac{ds}{dt} = \frac{d}{dt}(2t^3 + t^2 - 4) = 6t^2 + 2t ]
Найдем ускорение ( a(t) ), который является производной скорости по времени:
[ a(t) = \frac{dv}{dt} = \frac{d}{dt}(6t^2 + 2t) = 12t + 2 ]
Теперь подставим ( t = 4 ) с в формулы для ( v(t) ) и ( a(t) ):
Для скорости:
[ v(4) = 6(4)^2 + 2(4) = 6(16) + 8 = 96 + 8 = 104 , \text{м/с} ]
Для ускорения:
[ a(4) = 12(4) + 2 = 48 + 2 = 50 , \text{м/с}^2 ]
Ответ:
Скорость в момент времени ( t = 4 , \text{с} ) равна ( 104 , \text{м/с} ), а ускорение - ( 50 , \text{м/с}^2 ).
Задача 2
Дана функция перемещения:
[ s(t) = 2 - 8t + 4 ]
Сначала упростим функцию:
[ s(t) = 6 - 8t ]
Теперь найдем скорость ( v(t) ):
[ v(t) = \frac{ds}{dt} = \frac{d}{dt}(6 - 8t) = -8 ]
Поскольку скорость не зависит от времени и постоянна, она всегда равна ( -8 , \text{м/с} ). Это означает, что скорость точки не станет равной нулю в любой момент времени.
Ответ:
Скорость не станет равной нулю.
Задача 3
Дана функция перемещения:
[ s(t) = 3t^2 + t + 4 ]
Найдем скорость ( v(t) ):
[ v(t) = \frac{ds}{dt} = \frac{d}{dt}(3t^2 + t + 4) = 6t + 1 ]
Подставим ( t = 4 ) в формулу для скорости:
[ v(4) = 6(4) + 1 = 24 + 1 = 25 , \text{м/с} ]
Теперь найдем кинетическую энергию ( E_k ):
[ E_k = \frac{mv^2}{2} ]
где ( m = 10 , \text{кг} ) и ( v = 25 , \text{м/с} ):
[ E_k = \frac{10 \cdot (25)^2}{2} = \frac{10 \cdot 625}{2} = \frac{6250}{2} = 3125 , \text{Дж} ]
Ответ:
Кинетическая энергия тела через 4 секунды равна ( 3125 , \text{Дж} ).