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: .
- 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
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