Давайте разберем задачу по шагам и найдем скорость точки в момент времени t = 2, а затем пройденный путь телом до полной остановки.
1. Нахождение скорости точки в момент времени t=2
Сначала у нас есть уравнение для перемещения точки:
[ S(t) = 4t^3 - t^2 + 15 ]
Чтобы найти скорость точки, нужно найти производную функции перемещения по времени. Скорость ( V(t) ) равна производной ( S(t) ):
[ V(t) = \frac{dS}{dt} ]
Посчитаем производную:
[
\frac{dS}{dt} = \frac{d}{dt}(4t^3) - \frac{d}{dt}(t^2) + \frac{d}{dt}(15)
]
Теперь взорвем производные по отдельности:
- ( \frac{d}{dt}(4t^3) = 12t^2 )
- ( \frac{d}{dt}(t^2) = 2t )
- ( \frac{d}{dt}(15) = 0 )
Соберем всё вместе:
[
V(t) = 12t^2 - 2t
]
Теперь подставим ( t = 2 ):
[
V(2) = 12(2^2) - 2(2) = 12 \cdot 4 - 4 = 48 - 4 = 44 \text{ м/мин}
]
Таким образом, скорость точки в момент времени ( t = 2 ) минуты равна ( 44 ) м/мин.
2. Нахождение пройденного пути до полной остановки
Теперь у нас есть другая функция S:
[ S(t) = 32 - 12t + 23 ]
Давайте упростим её:
[
S(t) = 55 - 12t
]
Чтобы найти скорость, нужно снова взять производную:
[
V(t) = \frac{dS}{dt} = -12
]
Так как скорость постоянна и равна (-12) м/с, точка движется с постоянным ускорением. Чтобы найти время, через которое тело остановится, мы поставим скорость в ноль (но тут нужно внимательнее отнестись, так как скорость не меняется и будет оставаться (-12)).
Судя по уравнению S(t), когда тело достигнет остановки (когда ( V(t) = 0 )), это будет только тогда, когда ( S(t) = 0 ) (если бы у нас был уравнение по времени для конечного движения).
Однако, так как это уравнение предполагает, что движение продолжится до тех пор, пока ( S(t) > 0 ), поэтому мы найдем, когда ( S(t) = 0 ):
[
55 - 12t = 0 \quad \Rightarrow \quad 12t = 55 \quad \Rightarrow \quad t = \frac{55}{12} \approx 4.583 \text{ секунды}
]
Теперь найдем пройденный путь:
[
S_{пройденный} = S(t) = 55 - 12 \cdot \frac{55}{12} = 0
]
Таким образом, тело пройдет весь путь от его начальной точки до полного остановки, что равно ( 55 ) метрам перед тем, как ( S(t) ) достигнет 0.
Подводя итог
- Скорость точки в момент времени ( t=2 ) равна ( 44 ) м/мин.
- Пройденный путь телом до полной остановки составляет ( 55 ) метров.