Для определения скорости и ускорения тела при прямолинейном движении, когда зависимость координаты ( x ) от времени ( t ) задана уравнением ( x = 5 + 2t + 4t^2 ), необходимо воспользоваться производными.
- Нахождение скорости тела:
Скорость ( v(t) ) - это первая производная координаты ( x(t) ) по времени ( t ). Для данного уравнения:
[ x(t) = 5 + 2t + 4t^2 ]
Найдем первую производную ( x(t) ) по времени ( t ):
[ v(t) = \frac{dx(t)}{dt} ]
Выполним дифференцирование:
- Производная от постоянного числа 5 равна 0.
- Производная от ( 2t ) равна ( 2 ).
- Производная от ( 4t^2 ) равна ( 8t ) (по правилу дифференцирования степенной функции ( k t^n ), где производная равна ( k n t^{n-1} )).
Итак, скорость:
[ v(t) = 0 + 2 + 8t ]
[ v(t) = 2 + 8t ]
Теперь подставим значение времени ( t = 2 ):
[ v(2) = 2 + 8 \cdot 2 ]
[ v(2) = 2 + 16 ]
[ v(2) = 18 ]
Таким образом, скорость тела в момент времени ( t = 2 ) равна 18 единицам скорости (м/с, если подразумеваются метры и секунды).
- Нахождение ускорения тела:
Ускорение ( a(t) ) - это вторая производная координаты ( x(t) ) по времени ( t ) или первая производная скорости ( v(t) ) по времени ( t ). Для нашего случая:
[ v(t) = 2 + 8t ]
Найдем первую производную ( v(t) ) по времени ( t ):
[ a(t) = \frac{dv(t)}{dt} ]
Выполним дифференцирование:
- Производная от постоянного числа 2 равна 0.
- Производная от ( 8t ) равна ( 8 ).
Итак, ускорение:
[ a(t) = 0 + 8 ]
[ a(t) = 8 ]
Таким образом, ускорение тела равно 8 единицам ускорения (м/с², если подразумеваются метры и секунды). Ускорение в данном случае является постоянным и не зависит от времени ( t ).