
Лодка замедляет свое движение под действием сопротивления воды, которое пропорционально скорости
лодки. Начальная скорость лодки 1,5 м/сек, через 4 сек скорость ее 1 м/сек. Когда скорость уменьшится до 1 см/сек? Какой путь может пройти лодка до остановки. решение расписать

Ответы на вопрос

Ответ:
14.8м
Объяснение:
Пусть v(t) - скорость лодки в момент времени t. Тогда, согласно второму закону Ньютона:
mv′=F
где m - масса лодки, F - сила сопротивления воды.
Так как скорость лодки пропорциональна сопротивлению воды, то F=kv. Получаем уравнение:
v′=kmv=k1v.
Это уравнение является уравнением с разделяющимися переменными. Разделяя переменные и интегрируя получим общее решение:
v=Cek1t
Подставив начальные условия v(0)=1,5 и v(4)=1, получим:
C=1,5; k1=14ln(23).
Получаем, скорость движения лодки:
v=1,5e0,25ln(2/3)t
Подставляя v=1см/сек=0,01м/сек, получим время:
0,01=1,5e0,25ln(2/3)t
0,25ln(2/3)t=ln(0,01/1,5)
t=4ln(0,01/1,5)ln(2/3)≈49.43
Таким образом, скорость уменьшится до 1 см/сек через 49.43 сек.
Так как скорость, это производная от пути, то есть s′(t)=v(t). Найдем s(t):
s=∫1,5e0,25ln(2/3)t=1,50,25ln(2/3)e0,25ln(2/3)t+C
Так как s(0)=0, то получаем:
C=−1,50,25ln(2/3) ⇒ s=1,50,25ln(2/3)(e0,25ln(2/3)t−1)
Так как v(t)=0 при t→∞, то путь который лодка пройдет до остановки равен:
limt→∞s(t)=−1,50,25ln(2/3)≈14.8
Таким образом, путь который лодка пройдет до остановки: 14.8 м.



Problem Statement
A boat slows down due to the resistance of the water, which is proportional to the boat's speed. The initial speed of the boat is 1.5 m/s, and after 4 seconds, its speed is 1 m/s. We need to determine when the speed of the boat will decrease to 1 cm/s and calculate the distance the boat can travel before coming to a stop.Solution
To solve this problem, we can use the concept of exponential decay. The equation that describes the relationship between the speed of the boat and time is:v(t) = v0 * e^(-kt)
Where: - v(t) is the speed of the boat at time t - v0 is the initial speed of the boat - k is a constant that depends on the resistance of the water
We are given that the initial speed of the boat is 1.5 m/s and after 4 seconds, its speed is 1 m/s. We can use these values to find the value of k.
Using the equation v(t) = v0 * e^(-kt), we can substitute the given values:
1 = 1.5 * e^(-4k)
Simplifying the equation, we get:
e^(-4k) = 1/1.5
Taking the natural logarithm of both sides, we get:
-4k = ln(1/1.5)
Solving for k, we have:
k = -ln(1/1.5)/4
Now that we have the value of k, we can use it to find when the speed of the boat will decrease to 1 cm/s. Let's denote this time as t_stop.
1 cm/s = 1.5 * e^(-kt_stop)
Simplifying the equation, we get:
e^(-kt_stop) = 1/1.5
Taking the natural logarithm of both sides, we get:
-kt_stop = ln(1/1.5)
Solving for t_stop, we have:
t_stop = -ln(1/1.5)/(k)
Now that we have the value of t_stop, we can calculate the distance the boat can travel before coming to a stop. The distance traveled is given by the equation:
d = ∫[0, t_stop] v(t) dt
Substituting the equation for v(t), we get:
d = ∫[0, t_stop] (v0 * e^(-kt)) dt
Integrating the equation, we get:
d = v0/k * (1 - e^(-kt_stop))
Now we can substitute the values of v0, k, and t_stop to calculate the distance traveled by the boat before coming to a stop.
Calculation
Given: - v0 = 1.5 m/s - t_stop = -ln(1/1.5)/(k)We need to calculate: - t_stop (time when the speed decreases to 1 cm/s) - d (distance traveled by the boat before coming to a stop)
Using the given values, we can calculate the value of k:
k = -ln(1/1.5)/4
Substituting the value of k, we can calculate t_stop:
t_stop = -ln(1/1.5)/(-ln(1/1.5)/4)
Finally, we can calculate the distance traveled by the boat before coming to a stop:
d = 1.5/k * (1 - e^(-kt_stop))
Let's calculate the values:
k = -ln(1/1.5)/4 ≈ 0.1823
t_stop = -ln(1/1.5)/(0.1823) ≈ 4.772 seconds
d = 1.5/0.1823 * (1 - e^(-0.1823 * 4.772)) ≈ 6.153 meters
Therefore, the boat will come to a stop when its speed decreases to 1 cm/s after approximately 4.772 seconds. The boat can travel approximately 6.153 meters before coming to a stop.
Answer
The boat will come to a stop when its speed decreases to 1 cm/s after approximately 4.772 seconds. The boat can travel approximately 6.153 meters before coming to a stop.

Похожие вопросы
Топ вопросов за вчера в категории Алгебра
Последние заданные вопросы в категории Алгебра
-
Математика
-
Литература
-
Алгебра
-
Русский язык
-
Геометрия
-
Английский язык
-
Химия
-
Физика
-
Биология
-
Другие предметы
-
История
-
Обществознание
-
Окружающий мир
-
География
-
Українська мова
-
Информатика
-
Українська література
-
Қазақ тiлi
-
Экономика
-
Музыка
-
Право
-
Беларуская мова
-
Французский язык
-
Немецкий язык
-
МХК
-
ОБЖ
-
Психология
-
Физкультура и спорт
-
Астрономия
-
Кыргыз тили
-
Оʻzbek tili