Уточнение движения и пути
Мне нужно убедиться, что мой ответ ясно описывает движение. В момент времени t=0 координата x=6, а расстояние s=0. В момент t=1, если рассматривается расстояние s, то x=9 и s=3. К моменту t=2 x=12 и s=6, что даёт постоянный наклон 3. Кажется важным рассматривать путь \(s(t)\) как неотрицательный и монотонно возрастающий.
Также следует отметить, что график пути сдвигается вверх на 6 единиц, тогда как x можно рассматривать как координату. Движение происходит со скоростью +3 м/с, начиная с x0=6.
Краткий ответ
4. Выберем положительное направление по движению первых двух автомобилей. Тогда:
\[ v_{1x}=60\ \text{км/ч},\qquad v_{2x}=80\ \text{км/ч},\qquad v_{3x}=-90\ \text{км/ч}. \]
На графике \(v_x(t)\) это три горизонтальные прямые: \(60\), \(80\) и \(-90\) км/ч.
5.
\[ x(t)=6+3t\quad\text{м},\qquad s(t)=3t\quad\text{м},\quad t\ge 0. \]
Графики — прямые, параллельные друг другу. График координаты начинается в точке \(x=6\), а график пути — в точке \(s=0\).
4. Построение графика
При равномерном прямолинейном движении проекция скорости постоянна, поэтому график имеет вид горизонтальной прямой.
На вертикальной оси откладываем \(v_x\) в км/ч, на горизонтальной — время \(t\):
- первый автомобиль: прямая \(v_x=60\);
- второй автомобиль: прямая \(v_x=80\);
- третий автомобиль движется навстречу, поэтому его проекция отрицательна: \(v_x=-90\).
Если выбрать положительное направление наоборот, знаки у всех проекций изменятся.
5. Построение графиков
Дано:
\[ x=6+3t. \]
Сравним с формулой координаты при равномерном движении:
\[ x=x_0+v_xt. \]
Отсюда:
\[ x_0=6\ \text{м},\qquad v_x=3\ \text{м/с}. \]
Скорость положительная, значит тело движется в положительном направлении оси \(x\). Поэтому пройденный путь:
\[ s=v t=3t\ \text{м}. \]
Для построения можно взять несколько точек:
\[ \begin{array}{c|ccc} t,\ \text{с} & 0 & 1 & 2\\ \hline x,\ \text{м} & 6 & 9 & 12\\ s,\ \text{м} & 0 & 3 & 6 \end{array} \]
График координаты проходит через точки \((0;6)\), \((1;9)\), \((2;12)\).
График пути проходит через точки \((0;0)\), \((1;3)\), \((2;6)\).
Связь между графиками:
\[ x=s+6. \]
Значит, график \(x(t)\) расположен на \(6\) м выше графика \(s(t)\); оба графика имеют одинаковый наклон, так как скорость тела постоянна и равна \(3\ \text{м/с}\).
Проверка:
\[ \frac{dx}{dt}=3\ \text{м/с}, \]
что совпадает с заданной скоростью.