Краткий ответ:
- Путь — длина траектории, а перемещение — вектор, соединяющий начальное и конечное положение тела. В СИ оба измеряются в метрах (м).
- \(s=18\ \text{км}=18\,000\ \text{м}\).
- \(v=12\ \text{м/с}\), \(s=24\ \text{м}\).
- \(a=2\ \text{м/с}^2\), \(s=66\ \text{м}\).
1. Путь и перемещение
- Путь \(s\) — длина пройденной траектории, величина скалярная.
- Перемещение \(\vec{s}\) — направленный отрезок от начального положения тела к конечному.
Например, если тело вернулось в начальную точку, путь будет ненулевым, а перемещение равно нулю. Единица СИ — метр (м).
2. Равномерное движение
Дано:
\[ v=54\ \text{км/ч}, \qquad t=20\ \text{мин}. \]
Переведём время в часы:
\[ t=\frac{20}{60}=\frac13\ \text{ч}. \]
Используем формулу пути при равномерном движении:
\[ s=vt. \]
\[ s=54\cdot\frac13=18\ \text{км}. \]
Ответ:
\[ \boxed{s=18\ \text{км}=18\,000\ \text{м}}. \]
Проверка: за \(20\) минут поезд проходит треть пути, который он прошёл бы за час: \(54:3=18\) км.
3. Движение из состояния покоя
Дано:
\[ v_0=0,\qquad a=3\ \text{м/с}^2,\qquad t=4\ \text{с}. \]
Скорость при равноускоренном движении:
\[ v=v_0+at. \]
\[ v=0+3\cdot4=12\ \text{м/с}. \]
Путь:
\[ s=v_0t+\frac{at^2}{2}. \]
\[ s=0+\frac{3\cdot4^2}{2} =\frac{3\cdot16}{2}=24\ \text{м}. \]
Ответ:
\[ \boxed{v=12\ \text{м/с}},\qquad \boxed{s=24\ \text{м}}. \]
Проверка: средняя скорость равна \(\frac{0+12}{2}=6\ \text{м/с}\), поэтому \(s=6\cdot4=24\) м.
4. Равноускоренное движение автомобиля
Дано:
\[ v_0=5\ \text{м/с},\qquad v=17\ \text{м/с},\qquad t=6\ \text{с}. \]
Ускорение:
\[ a=\frac{v-v_0}{t}. \]
\[ a=\frac{17-5}{6}=\frac{12}{6}=2\ \text{м/с}^2. \]
При равноускоренном движении средняя скорость:
\[ v_{\text{ср}}=\frac{v_0+v}{2}. \]
\[ v_{\text{ср}}=\frac{5+17}{2}=11\ \text{м/с}. \]
Путь:
\[ s=v_{\text{ср}}t=11\cdot6=66\ \text{м}. \]
Ответ:
\[ \boxed{a=2\ \text{м/с}^2},\qquad \boxed{s=66\ \text{м}}. \]
Проверка по формуле \(s=v_0t+\frac{at^2}{2}\):
\[ s=5\cdot6+\frac{2\cdot6^2}{2}=30+36=66\ \text{м}. \]
