Для решения задачи необходимо использовать два основных уравнения кинематики:
Уравнение для скорости при равномерно ускоренном движении:
[ v = v_0 + at ]
Уравнение для пути при равномерно ускоренном движении:
[ s = v_0 t + \frac{1}{2}at^2 ]
В данной задаче:
- Начальная скорость ( v_0 = 0 ) (самолет начинает разбег с покоя),
- Конечная скорость ( v = 240 ) км/ч,
- Пробег ( s = 790 ) м.
Сначала переведем конечную скорость в метры в секунду:
[ v = 240 \, \text{км/ч} \times \frac{1000 \, \text{м}}{1 \, \text{км}} \times \frac{1 \, \text{ч}}{3600 \, \text{с}} = \frac{240 \times 1000}{3600} \, \text{м/с} = \frac{240000}{3600} \, \text{м/с} = 66.67 \, \text{м/с} ]
Теперь у нас есть:
- ( v_0 = 0 \, \text{м/с} ),
- ( v = 66.67 \, \text{м/с} ),
- ( s = 790 \, \text{м} ).
Используем уравнение для скорости:
[ v = v_0 + at ]
Так как ( v_0 = 0 ), то:
[ v = at ]
Отсюда:
[ t = \frac{v}{a} ]
Подставим это значение времени в уравнение для пути:
[ s = v_0 t + \frac{1}{2}at^2 ]
Так как ( v_0 = 0 ), то:
[ s = \frac{1}{2}at^2 ]
Теперь выразим ускорение ( a ):
[ a = \frac{2s}{t^2} ]
Из уравнения ( v = at ):
[ t = \frac{v}{a} ]
Подставим это ( t ) в уравнение для ускорения:
[ a = \frac{2s}{\left(\frac{v}{a}\right)^2} ]
[ a = \frac{2s \cdot a^2}{v^2} ]
[ v^2 = 2sa ]
[ a = \frac{v^2}{2s} ]
Подставим известные значения:
[ a = \frac{(66.67 \, \text{м/с})^2}{2 \cdot 790 \, \text{м}} ]
[ a = \frac{4444.89 \, \text{м}^2/\text{с}^2}{1580 \, \text{м}} ]
[ a \approx 2.81 \, \text{м/с}^2 ]
Теперь найдем время ( t ):
[ t = \frac{v}{a} ]
[ t = \frac{66.67 \, \text{м/с}}{2.81 \, \text{м/с}^2} ]
[ t \approx 23.73 \, \text{с} ]
Ответ:
- Ускорение самолета ( a \approx 2.81 \, \text{м/с}^2 ).
- Время разбега ( t \approx 23.73 \, \text{с} ).