m Matura-Online.pl Rozwiązania zadań maturalnych
MFIP-R0-100-2305 Otwarte rozszerzone 4 pkt Trudność: ★★★★☆

Zadanie 1

Matura z fizyki, maj 2023, poziom rozszerzony

Wymaganie:

Podstawa programowa fizyki PR — dział I (Kinematyka): ruch jednostajny prostoliniowy i ruch jednostajnie zmienny; opis ruchu względem różnych układów odniesienia; równania kinematyczne.

Treść zadania

Samochód policyjny jechał ze stałą prędkością o wartości . W pewnej chwili został on wyprzedzony przez samochód osobowy , jadący w tym samym kierunku ze stałą prędkością o wartości (zobacz rysunek 1.).

W chwili , gdy odległość między samochodami i zwiększyła się do , samochód policyjny rozpoczął pościg ze stałym przyśpieszeniem o wartości (zobacz rysunek 2.).

Odległość między samochodami i jeszcze przez pewien czas rosła, w pewnej chwili osiągnęła wartość maksymalną , a następnie zaczęła maleć.

Przyjmij, że:

  • od chwili samochód policyjny poruszał się ruchem jednostajnie przyśpieszonym prostoliniowym
  • samochód cały czas poruszał się ruchem jednostajnym prostoliniowym
  • odległość pomiędzy samochodami traktujemy jako odległość pomiędzy ustalonymi punktami na przednich zderzakach.

Oblicz – maksymalną odległość pomiędzy samochodami i podczas pościgu. Zapisz obliczenia.

Źródło: arkusz CKE MFIP-R0-100-2305. Otwórz oryginalny PDF

Rozwiązanie

Odległość między samochodami jest maksymalna, gdy prędkości obu pojazdów są równe (wówczas pochodna odległości względem czasu zmienia znak):

Z równania ruchu jednostajnie przyspieszonego dla policji:

Drogi przebyte przez oba samochody w czasie :

Maksymalna odległość:

Odpowiedź: .

Typowy błąd / pułapka
  • Częsty błąd: szukanie chwili, gdy policja dogoni (). To moment, gdy odległość , a NIE maksimum.
  • Maksimum to chwila zrównania prędkości — pochodna .
  • Trzeba pamiętać o na starcie (pościg rusza już po wyprzedzeniu).
  • Jednostki: w , w — daje czas w sekundach.

Strona arkusza CKE z treścią zadania

Zadanie 1 - fizyka 2023 PR
Strona arkusza CKE 2023 PR fizyka - zadanie 1. Na podstawie: CKE 2023 Oryginalny PDF CKE, str. 4

Rozwiązanie

Krok 1. Warunek maksymalnej odległości

Odległość rośnie dopóki jest szybszy od , osiąga maksimum w chwili zrównania prędkości i potem maleje. Warunek:

Krok 2. Czas do zrównania prędkości

Krok 3. Drogi w czasie

Krok 4. Maksymalna odległość

Rozumiesz, jak to rozwiązać?

Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji

matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „kinematyka, ruch jednostajnie przyspieszony, ruch jednostajny, pościg, względna prędkość, maksymalna odległość" zrobisz samodzielnie.

Otwórz matury-online.pl