Давайте подробно разберемся с задачей по шагам.
Задача: В инерциальной системе отсчета движется тело по уравнению:
[ x(t) = 2 + t + 4t^2 ]
Требуется найти проекцию скорости этого тела в момент времени ( t = 2, \text{с} ).
Шаг 1: Объяснение концепции
Что такое проекция скорости?
Вкладка векторной скорости по одной из осей (здесь — по оси x) называется её проекцией. Чтобы найти эту проекцию, нужно вычислить первую производную функции положения ( x(t) ) по времени ( t ).
Почему именно первая производная?
В физике скорость — это скорость изменения положения во времени, то есть ( v(t) = \frac{dx}{dt} ).
Шаг 2: Найти выражение для скорости
Возьмем производную функции движения:
[ v(t) = \frac{dx}{dt} ]
По уравнению:
[ x(t) = 2 + t + 4t^2 ]
Производная:
[
v(t) = \frac{d}{dt} (2 + t + 4t^2)
]
- постоянные члены дают 0;
- производная ( t ) равна 1;
- производная ( 4t^2 ) равна ( 8t ).
Итак:
[
v(t) = 1 + 8t
]
Шаг 3: Подставить значение времени
Нам нужно найти проекцию скорости в момент ( t = 2, \text{с} ):
[
v(2) = 1 + 8 \times 2 = 1 + 16 = 17, \text{м/с}
]
Ответ:
Проекция скорости тела в момент времени ( t = 2, \text{с} ) равна 17 м/с.