background image

 

 

BLOK 2  odpowiedzi do zada

ń

 do samodzielnego rozwi

ą

zania  

 

Projekt jest współfinansowany z Europejskiego Funduszu Społecznego 

w ramach programu operacyjnego KAPITAŁ LUDZKI 

 
 

 

 
Odpowiedzi do zestawu do samodzielnego rozwi

ą

zania: 

 

1.   

 

Odległo

ść

 jest warto

ś

ci

ą

 bezwzgl

ę

dn

ą

 

przemieszczenia. Najpierw obliczmy przemieszczenie: 

 

Punkt startu maszyny znajduje si

ę

 w 

0

x

0

=

Przemieszczenie obliczymy jako pole figury pomi

ę

dzy 

wykresem funkcji a osi

ą

 czasu, wzi

ę

te z odpowiednim 

znakiem. Poniewa

ż

 w zakresie czasu (0,2 s) figura ta 

znajduje si

ę

 pod osi

ą

 czasu, nale

ż

y uwzgl

ę

dni

ć

 znak 

„minus”. 

1

0

P

x

)

s

2

t

(

x

=

=

m

2

s

2

2

P

s

m

2

1

1

=

=

Czyli 

m

2

)

s

2

t

(

x

=

=

 

St

ą

d odległo

ść

 od punktu startu po pierwszych 2 s ruchu jest równa 2m. 

 

 

Aby obliczy

ć

 całkowit

ą

 drog

ę

, nale

ż

y narysowa

ć

 

zale

ż

no

ść

 szybko

ś

ci od czasu w tym ruchu. 

Droga jest sum

ą

 pól figur pomi

ę

dzy wykresem a osi

ą

  

OX. 

m

11

P

P

s

2

1

=

+

=

 

 
 
 
 
 

 

m

7

|

m

9

m

2

|

|

P

P

|

|

r

|

2

1

=

+

=

+

=

r

 Całkowite 

przemieszczenie jest sum

ą

 pól figur pomi

ę

dzy 

wykresem 

)

t

(

v

x

, a osi

ą

 czasu, przy czym pola le

żą

ce 

poni

ż

ej osi czasu s

ą

 brane ze znakiem minus. 

 
 
 

 

Przedziałach czasu: 

)

s

2

,

0

(

:

t

1

 - ruch opó

ź

niony (bo współrz

ę

dna pr

ę

dko

ś

ci jest ujemna, a tangens k

ą

ta 

nachylenia wykresu, odpowiadaj

ą

cy współrz

ę

dnej przyspieszenia  - jest dodatni; czyli 

pr

ę

dko

ść

 i przyspieszenie maj

ą

 przeciwne zwroty, zatem ruch opó

ź

niony); ruch 

jednostajnie opó

ź

niony, bo zale

ż

no

ść

 

)

t

(

v

x

 jest liniowa, a zatem tangens kata 

nachylenia stycznej do wykresu jest stały (czyli współrz

ę

dna przyspieszenia jest stała) 

)

s

5

,

2

(

:

t

2

 - ruch przyspieszony (bo współrz

ę

dna pr

ę

dko

ś

ci jest dodatnia, a tangens 

k

ą

ta nachylenia wykresu, odpowiadaj

ą

cy współrz

ę

dnej przyspieszenia  - jest dodatni; czyli 

pr

ę

dko

ść

 i przyspieszenie maj

ą

 te same zwroty, zatem ruch przyspieszony); wida

ć

 tak

ż

e, 

ż

e ruch jest jednostajnie opó

ź

niony, bo zale

ż

no

ść

 

)

t

(

v

x

 jest liniowa, a zatem tangens 

kata nachylenia stycznej do wykresu jest stały (czyli współrz

ę

dna przyspieszenia jest 

stała) 
 
 

Blok 2:

 

Zale

ż

no

ść

 funkcyjna wielko

ś

ci fizycznych 

 

background image

 

 

BLOK 2  odpowiedzi do zada

ń

 do samodzielnego rozwi

ą

zania  

 

Projekt jest współfinansowany z Europejskiego Funduszu Społecznego 

w ramach programu operacyjnego KAPITAŁ LUDZKI 

 
 

)

s

6

,

5

(

:

t

3

 ruch jednostajny, bo współrz

ę

dna pr

ę

dko

ś

ci si

ę

 nie zmienia 

)

s

7

,

6

(

:

t

4

 - ruch opó

ź

niony (bo współrz

ę

dna pr

ę

dko

ś

ci jest dodatnia, a tangens k

ą

ta 

nachylenia wykresu, odpowiadaj

ą

cy współrz

ę

dnej przyspieszenia  - jest  

ujemny; czyli pr

ę

dko

ść

 i przyspieszenie maj

ą

 przeciwne zwroty, zatem ruch opó

ź

niony); 

wida

ć

 tak

ż

e, 

ż

e ruch ten jest  jednostajnie opó

ź

niony, bo zale

ż

no

ść

 

)

t

(

v

x

 jest liniowa, a 

zatem tangens k

ą

ta nachylenia stycznej do wykresu jest stały (czyli współrz

ę

dna 

przyspieszenia jest stała) 
 

 

2.  Poniewa

ż

 ciało startuje od stanu spoczynku, szybko

ść

 jest 

równa polu figury pod wykresem warto

ś

ci przyspieszenia 

od czasu: 

s

m

2

s

m

2

1

3

s

3

2

u

=

=

 

 
 
 
 

3.  Na wykresie przedstawiono zale

ż

no

ść

 współrz

ę

dnej 

pr

ę

dko

ś

ci od czasu. Poniewa

ż

 współrz

ę

dna pr

ę

dko

ś

ci  jest 

w czasie całego ruchu dodatnia, to wykres szybko

ś

ci od 

czasu b

ę

dzie identyczny. 

Droga jest równa polu figury pomi

ę

dzy wykresem szybko

ś

ci 

od czasu a osi

ą

 czasu. 

m

5

,

4

)

s

3

t

(

s

=

=

 

  
 

 

Wykres zale

ż

no

ś

ci współrz

ę

dnej przyspieszenia 

tego ciała od czasu przedstawia rysunek: 

 
 
 
 
 
 
 

 
 
 

4.  Podany wykres przedstawia zale

ż

no

ść

 szybko

ś

ci 

pewnego ciała od czasu, dlatego mo

ż

na z niego 

obliczy

ć

 drogi przebyte przez to ciało podczas dwóch, 

wyra

ź

nie oddzielonych etapów ruchu. Droga to pole 

powierzchni figury zawartej pomi

ę

dzy wykresem 

szybko

ś

ci od czasu a osi

ą

 czasu. 

Szybko

ść

 

ś

rednia: 

t

s

u

ś

r

=

 

 
 

2

1

s

s

s

+

=

2

2

1

1

P

s

,

P

s

=

=

min

2

t

=

 

 

s

m

583

,

0

min

m

35

min

2

min

1

)

60

40

(

min

1

40

u

min

m

min

m

2

1

min

m

2

1

ś

r

=

+

+

=

 

 

background image

 

 

BLOK 2  odpowiedzi do zada

ń

 do samodzielnego rozwi

ą

zania  

 

Projekt jest współfinansowany z Europejskiego Funduszu Społecznego 

w ramach programu operacyjnego KAPITAŁ LUDZKI 

 
 

 

Uwaga ogólna do poni

ż

szych zada

ń

 
W wielu równaniach pojawia si

ę

 zapis: 

|

v

|

|,

a

|

r

r

 itp., maj

ą

cy zwróci

ć

 uwag

ę

 na to, 

ż

e wielko

ść

 ta jest 

warto

ś

ci

ą

, a nie współrz

ę

dn

ą

 wektora. Zapis ten jednak mo

ż

e razi

ć

 lub wr

ę

cz sta

ć

 si

ę

 nieczytelny. 

Dlatego mo

ż

na w nim pomin

ąć

 moduł i wektor (np. zamiast 

|

a

|

r

 napisa

ć

 a), ale tylko wówczas, gdy 

mamy pewno

ść

ż

e pami

ę

tamy, i

ż

 w tym miejscu nale

ż

y podczas wykonywania oblicze

ń

 wstawi

ć

 

warto

ść

 wektora.  

 

5.  Dane:    

const

|

a

|

,

0

u

,

s

4

t

,

m

12

s

s

m

0

1

1

=

=

=

=

r

 

s

m

k

9

u

=

 

 

Szukane: 

?

t

k

=

 

Analiza: ruch jednostajnie przyspieszony. Nale

ż

y skorzysta

ć

 ze wzorów, które opisuj

ą

 ten 

ruch: 

2

2

1

0

0

t

|

a

|

t

u

s

)

t

(

s

r

+

+

=

,  

t

|

a

|

u

)

t

(

u

0

+

=

r

 

 

Rozwi

ą

zanie:  

|

a

|

u

t

t

|

a

|

u

u

k

k

k

o

k

r

r

=

+

=

 

Jedyn

ą

 nieznan

ą

 wielko

ś

ci

ą

 po prawej stronie równania jest 

|

a

|

r

, ale mamy te

ż

 inne dane, z 

których mo

ż

emy skorzysta

ć

:  

 

2

2

2

1

1

1

2

1

2

1

2

1

1

s

m

5

,

1

s

16

m

12

2

t

s

2

|

a

|

|

a

|

s

2

t

t

|

a

|

)

t

(

s

=

=

=

=

=

r

r

r

 

 

Zatem:  

 

 

 

s

6

5

,

1

9

|

a

|

u

t

2

s

m

s

m

k

k

=

=

=

r

 

 
 

Odpowied

ź

: Sanki osi

ą

gaj

ą

 szybko

ść

 9 m/s po sze

ś

ciu sekundach ruchu. 

 

6.  Dane: 

2

s

/

m

4

|

a

|

=

r

s

5

t

k

=

Szukane: 

?

u

ś

r

=

 

Analiza: Ruch jednostajnie przyspieszony, szybko

ść

 pocz

ą

tkowa 

s

m

0

0

u

=

. Nale

ż

y skorzysta

ć

 

ze wzoru na drog

ę

 w tym ruchu:

2

2

1

t

|

a

|

)

t

(

s

r

=

Rozwi

ą

zanie: 

s

m

10

s

5

s

m

4

2

1

t

|

a

|

2

1

t

t

|

a

|

t

)

t

(

s

u

2

k

k

2
k

2

1

k

k

ś

r

=

=

=

=

=

r

r

 

 
 

Odpowied

ź

: Szybko

ść

 

ś

rednia w czasie pierwszych 5 sekund ruchu wyniosła 10 m/s. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 

 

BLOK 2  odpowiedzi do zada

ń

 do samodzielnego rozwi

ą

zania  

 

Projekt jest współfinansowany z Europejskiego Funduszu Społecznego 

w ramach programu operacyjnego KAPITAŁ LUDZKI 

 
 

7.  Po upływie 1 h, w punkcie o współrz

ę

dnej 

0

x

=

 

znajdzie si

ę

 auto, którego ruch opisywany jest prost

ą

 

I, czyli samochód ci

ęż

arowy(patrz rysunek obok). 

Samochód ten startuje (

0

t

=

) w punkcie A, 

znajduj

ą

cym si

ę

 w punkcie o współrz

ę

dnej 

km

100

x

A

0

=

Zatem prosta II opisuje ruch samochodu osobowego,  

który startuje z punktu B znajduj

ą

cego si

ę

 w punkcie 

o współrz

ę

dnej 

km

150

x

B

0

=

Odległo

ść

 pomi

ę

dzy miastami A i B jest równa: 

km

250

|

)

km

100

(

km

150

|

|

x

x

|

d

A

0

B

0

=

=

=

 

 

 

Współrz

ę

dn

ą

 poło

ż

enia samochodu ci

ęż

arowego opisuje równanie: 

t

|

v

|

x

)

t

(

x

A

A

0

A

+

=

r

, gdzie 

h

km

100

h

1

km

100

tg

|

v

|

1

A

=

=

α

=

r

 (

1

α

 - jest k

ą

tem nachylenia 

prostej I do osi czasu) 

 

Współrz

ę

dn

ą

 poło

ż

enia samochodu osobowego opisuje równanie: 

t

|

v

|

x

)

t

(

x

B

B

0

B

=

r

, gdzie 

h

km

7

,

66

h

5

,

1

km

100

|

tg

|

|

v

|

2

B

=

α

=

r

 

Spotkanie samochodów opisuje układ równa

ń

 (musz

ą

 si

ę

 oba znale

źć

 w tym samym miejscu, 

w tym samym czasie: 

=

+

=

s

B

B

0

s

s

A

A

0

s

t

|

v

|

x

x

t

|

v

|

x

x

r

r

 

Sk

ą

d: 



=

+

=

s

h

km

s

s

h

km

s

t

7

,

66

150

x

t

100

km

100

x

    

=

=

h

5

,

1

t

km

50

x

s

s

 - współrz

ę

dna i czas spotkania 

samochodów.  
Zatem punkt spotkania znajduje si

ę

 w odległo

ś

ci 

km

150

|

)

km

100

(

km

50

|

|

x

x

|

L

A

0

s

=

=

=

 od miasta A. 

 

Kinematyczne równania ruchu dla samochodu ci

ęż

arowego: 

t

|

v

|

x

)

t

(

x

A

A

0

A

+

=

r

 i 

const

|

v

|

A

=

r

, czyli: 

t

100

km

100

)

t

(

x

h

km

A

+

=

 

      Kinematyczne równania ruchu dla samochodu osobowego: 

t

|

v

|

x

)

t

(

x

B

B

0

B

=

r

 i 

const

|

v

|

B

=

r

, czyli: 

t

7

,

66

150

)

t

(

x

h

km

h

km

B

=

 

 

8.  Dane: 

s

/

m

12

|

v

|

0

=

r

 

o

30

=

α

 

Szukane; 

?

)

h

(

v

max

=

r

 

Analiza: W najwy

ż

szym punkcie toru pionowa składowa pr

ę

dko

ś

ci jest równa zeru, czyli 

pr

ę

dko

ść

 jest równa tylko poziomej składowej pr

ę

dko

ś

ci, a ta w rzucie pionowym si

ę

 nie 

zmienia podczas całego ruchu. 

Rozwi

ą

zanie: 

x

0

v

v

r

r

=

 oraz 

s

m

s

m

o

s

m

0

x

0

6

2

1

12

30

sin

12

sin

|

v

|

|

v

|

=

=

=

α

=

r

r

Odpowied

ź

: W najwy

ż

szym punkcie toru pr

ę

dko

ść

 ciała jest równoległa do osi OX, zwrócona 

zgodnie ze zwrotem osi OX (równoległej do powierzchni Ziemi i zwróconej od miejsca startu 

do miejsca l

ą

dowania) i ma warto

ść

 równ

ą

  

s

m

6

 

background image

 

 

BLOK 2  odpowiedzi do zada

ń

 do samodzielnego rozwi

ą

zania  

 

Projekt jest współfinansowany z Europejskiego Funduszu Społecznego 

w ramach programu operacyjnego KAPITAŁ LUDZKI 

 
 

9.  Dane: 

1

2

II

t

t

t

=

, gdzie 

s

2

t

2

=

s

1

t

1

=

Szukane: 

?

)

t

(

s

II

=

 

 Analiza: Droga przebyta w ci

ą

gu drugiej sekundy ruchu jest równa ró

ż

nicy 

1

2

s

s

, gdzie 

1

s

 

to droga przebyta w ci

ą

gu jednej (pierwszej) sekundy ruchu, a 

2

s

 to droga przebyta w ci

ą

gu 

pierwszych (pocz

ą

tkowych) dwóch sekund ruchu. 

Wa

ż

ne: Kinematyczne równania ruchu opisuj

ą

 stan ruchu po okre

ś

lonym czasie. 

Nale

ż

y skorzysta

ć

 z równania na drog

ę

 w ruchu jednostajnie przyspieszonym, z 

przyspieszeniem 

a

r

 i szybko

ś

ci

ą

 pocz

ą

tkow

ą

 równ

ą

 

0

u

0

=

 : 

2

2

1

t

|

a

|

)

t

(

s

r

=

 

 
Rozwi

ą

zanie: 

)

t

(

s

)

t

(

s

)

t

(

s

1

2

II

=

 

 

          

m

15

]

)

s

1

(

)

s

2

[(

10

)

t

t

(

|

g

|

)

t

(

s

2

2

2

s

m

2

1

2

1

2
2

2

1

II

=

=

=

r

 

Odpowied

ź

: droga przebyta w ci

ą

gu drugiej sekundy ruch wynosi 15 m. 

 

10.  Dane: 

o

1

60

=

α

2

1

z

z

=

|

v

|

|

v

|

02

01

r

r

=

 

Szukane: 

?

2

=

α

 

Analiza: Rzut uko

ś

ny. Interesuje nas tylko pozioma składowa pr

ę

dko

ś

ci i przemieszczenie w 

poziomie. Rzut uko

ś

ny mo

ż

na rozpatrywa

ć

 jako zło

ż

enie dwóch, odbywaj

ą

cych si

ę

 

równocze

ś

nie ruchów: jednostajnego wzdłu

ż

 osi poziomej (osi OX) i jednostajnie zmiennego 

wzdłu

ż

 osi pionowej (osi OY). Ruch w poziomie jest ruchem jednostajnym, z pr

ę

dko

ś

ci

ą

 o 

warto

ś

ci: 

α

=

cos

|

v

|

|

v

|

0

x

0

r

r

. Zasi

ę

g jest równy warto

ś

ci poziomej składowej przemieszczenia. 

( w tym przypadku: jest tak

ż

e równy drodze przebytej przez ciało wzdłu

ż

 osi poziomej). 

Ale czas musimy obliczy

ć

 z równania na pionow

ą

 składow

ą

 pr

ę

dko

ś

ci osi

ą

gni

ę

t

ą

 w punkcie 

maksymalnym toru: 

=

+

=

t

|

g

|

|

v

|

|

)

t

(

v

|

t

g

v

)

t

(

v

y

0

y

y

0

y

r

r

r

r

r

r

, przy czym 

α

=

sin

|

v

|

|

v

|

0

y

0

r

r

0

)

t

(

v

y

=

r

 

oraz 

=

t

2

t

k

 (nie ma mowy o oporach ruchu). 

|

g

|

sin

|

v

|

t

0

r

r

α

=

 

Rozwi

ą

zanie: 

1

k

1

0

1

k

x

0

1

t

cos

|

v

|

|

t

|

v

||

z

α

=

=

r

r

 i 

2

k

2

0

2

k

x

0

2

t

cos

|

v

|

|

t

|

v

||

z

α

=

=

r

r

 

         oraz 

1

1

k

t

2

t

=

 i 

|

g

|

sin

|

v

|

t

1

0

1

r

r

α

=

 

St

ą

d: 

|

g

|

)

2

sin(

|

v

|

|

g

|

sin

cos

|

v

|

z

1

2

0

1

1

2

0

1

r

r

r

r

α

=

α

α

=

 

         

|

g

|

)

2

sin(

|

v

|

|

g

|

sin

cos

|

v

|

z

2

2

0

2

2

2

0

2

r

r

r

r

α

=

α

α

=

 

 

         

o

2

o

2

2

3

o

o

2

1

2

1

30

60

2

120

sin

)

60

2

sin(

)

2

sin(

)

2

sin(

z

z

=

α

=

α

=

=

=

α

=

α

=

 

Odpowied

ź

: Nale

ż

y rzuci

ć

 kamie

ń

 pod k

ą

tem 30

o