Движение двух самолётов, летящих параллельными курсами, задано уравнениями $х_{1} = 150t$ (м), $х_{2} = 8400 - 250t$ (м). Как движутся самолёты − равномерно или неравномерно? Чему равны модули скоростей движения самолётов? Каково направление их скоростей? На каком расстоянии друг от друга в начальный момент времени находятся самолёты? Через какое время они встретятся?
Дано:
$х_{1} = 150t$ (м);
$х_{2} = 8400 - 250t$ (м).
Найти:
$v_{1}$ − ?
$v_{2}$ − ?
$Δx_{0}$ − ?
t − ?
Решение:
При прямолинейном равномерном движении координата тела х(t) зависит от времени формулой: $x(t) = x_{o} + v_{x}t$, где $x_{0}$ − начальная координата тела, $v_{x}$ − скорость движения.
Самолеты движутся равномерно прямолинейно.
$v_{1} = 150$ м/с;
$v_{2} = 250$ м/с.
Скорости движения самолетов направлены противоположно друг другу.
Расстояние между самолетами в начальный момент времени
$Δx_{0} = x_{0} (2) - x_{0} (1) = 8400 - 0 = 8400$ м;
Найдем время встречи двух самолетов:
$х_{1} = х_{2}$;
$150t = 8400 - 250t$;
$400t = 8400$;
$t = \frac{8400}{400} = 21$ с.
Ответ: 150 м/с; 250 м/с; скорости движения самолетов направлены противоположно друг другу; 8400 м; 21 с.
Для решения задачи необходимо использовать базовые законы кинематики, изучаемые в 7 классе.
$$ x = x_0 + vt, $$
где:
− $x$ — положение объекта в определённый момент времени,
− $x_0$ — начальная координата объекта,
− $v$ — постоянная скорость объекта,
− $t$ — время.
Если скорость $v$ постоянна, движение равномерное. Если скорость изменяется, движение становится неравномерным.
В данной задаче уравнения движения самолётов представлены в форме:
$$
x_1 = 150t,
$$
$$
x_2 = 8400 - 250t.
$$
Каждое уравнение имеет вид линейной функции от времени $t$. Коэффициенты при $t$ ($150$ и $-250$) являются величинами скоростей, и они постоянны. Следовательно, оба самолёта движутся равномерно.
$$ |v| = \text{абсолютное значение скорости}. $$
Для вычисления модуля скорости берём коэффициенты при $t$ из уравнения движения каждого самолёта:
− Для первого самолёта: скорость $v_1 = 150 \, \text{м/с}$, модуль скорости $|v_1| = 150 \, \text{м/с}$.
− Для второго самолёта: скорость $v_2 = -250 \, \text{м/с}$, модуль скорости $|v_2| = 250 \, \text{м/с}$.
У второго самолёта $v_2 = -250$, знак отрицательный, значит, он движется в противоположном (отрицательном) направлении оси $x$.
Начальное расстояние между самолётами
Начальное расстояние между объектами определяется их координатами $x_1$ и $x_2$ в момент времени $t = 0$. Подставляем $t = 0$ в уравнения движения:
$$
x_1(0) = 150 \cdot 0 = 0 \, \text{м},
$$
$$
x_2(0) = 8400 - 250 \cdot 0 = 8400 \, \text{м}.
$$
Начальное расстояние между самолётами равно разнице координат:
$$ d = x_2(0) - x_1(0) = 8400 - 0 = 8400 \, \text{м}. $$
$$ 150t = 8400 - 250t. $$
Решение этого уравнения позволяет найти время, через которое самолёты окажутся в одной точке.
Пожауйста, оцените решение