Чтобы решить задачу о движении точечного тела и найти путь, модуль и проекцию перемещения, начнем с анализа заданных уравнений движения.
Шаг 1: Рассмотрим закон движения в начале интервала (от 0 до 4 секунд)
Первый закон движения:
[ x_1(t) = 2 + 3t, \quad \text{где } 0 \leq t \leq 4 ]
Подставим граничные значения времени, чтобы найти положения тела в начале и в конце этого интервала:
Время ( t = 0 ):
[
x_1(0) = 2 + 3 \cdot 0 = 2
]
Время ( t = 4 ):
[
x_1(4) = 2 + 3 \cdot 4 = 2 + 12 = 14
]
Шаг 2: Рассмотрим закон движения после 4 секунд
Второй закон движения:
[ x_2(t) = 22 - 2t, \quad \text{где } t > 4 ]
Для этого уравнения нам нужно найти положение тела в момент ( t = 4 ), поскольку именно с этого момента начинается новый закон движения.
При ( t = 4 ):
[
x_2(4) = 22 - 2 \cdot 4 = 22 - 8 = 14
]
Теперь ведем расчеты для следующего момента, чтобы посмотреть, как тело перемещается далее:
- В момент, когда ( t = 5 ):
[
x_2(5) = 22 - 2 \cdot 5 = 22 - 10 = 12
]
Шаг 3: Найдем перемещение
Перемещение определяется как разность конечной и начальной координат. Мы рассматриваем перемещение в момент ( t = 5 ):
- Начальная позиция (время ( t = 0 )): ( x(0) = 2 )
- Конечная позиция (время ( t = 5 )): ( x(5) = 12 )
[
\Delta x = x(5) - x(0) = 12 - 2 = 10
]
Шаг 4: Найдем путь
Путь — это сумма абсолютных величин перемещений. Сначала посмотрим перемещение за каждый этап:
Сначала тело переместилось от ( x(0) = 2 ) до ( x(4) = 14 ):
[
\text{Путь в первом интервале} = |x_1(4) - x_1(0)| = |14 - 2| = 12
]
Затем оно переместилось от ( x(4) = 14 ) до ( x(5) = 12 ):
[
\text{Путь во втором интервале} = |x_2(5) - x_2(4)| = |12 - 14| = 2
]
Теперь суммируем путь:
[
\text{Общий путь} = 12 + 2 = 14
]
Шаг 5: Подведение итогов
- Перемещение: ( 10 )
- Путь: ( 14 )
- Модуль перемещения: ( |10| = 10 )
Ответ
- Путь: 14
- Модуль перемещения: 10
- Проекция перемещения: 10