Global EE
Логотип
Обучение
Банк заданий
Отзывы
Записаться

Кинематика — Задание 22 ЕГЭ по физике №00026372

№2. Задание 22

ID: 00026372

Стартуя из точки А (см. рисунок), спортсмен движется равноускоренно до точки В, после которой модуль скорости спортсмена остаётся постоянным вплоть до точки С. Во сколько раз время, затраченное спортсменом на участок ВС, больше, чем на участок АВ, если модуль ускорения на обоих участках одинаков? Траектория ВС – полуокружность.

Рисунок к заданию 22 ЕГЭ по физике — Кинематика

Источник: ФИПИ

Решение

Прочитаем рисунок. Участок $AB$ — прямой отрезок; по нему спортсмен разгоняется из состояния покоя, то есть движется равноускоренно. Дальше от $B$ до $C$ идёт полуокружность, и на ней модуль скорости уже не меняется. Модуль ускорения на обоих участках одинаков — это и связывает участки между собой.

Главная идея: на дуге ускорение не исчезает. Кажется, что если скорость по модулю постоянна, то ускорения нет. Но ускорение — это изменение скорости как вектора, а на повороте вектор скорости меняет направление. Такое ускорение называют центростремительным, оно направлено к центру окружности и равно $a=\dfrac{v^2}{r}$. Именно поэтому фраза «модуль ускорения на обоих участках одинаков» осмысленна: на прямой ускорение разгоняет, на дуге — заворачивает, а по величине они равны.

Обозначим: $a$ — модуль ускорения, $v$ — скорость в точке $B$ (она же скорость на всей дуге), $r$ — радиус полуокружности, $t_1$ и $t_2$ — времена на участках $AB$ и $BC$.

Шаг 1 — участок $AB$. Разгон из покоя: $v=a t_1$, значит $t_1=\dfrac{v}{a}$.

Шаг 2 — участок $BC$, находим радиус. Здесь ускорение целиком центростремительное: $a=\dfrac{v^2}{r}$, откуда $r=\dfrac{v^2}{a}$.

Шаг 3 — длина полуокружности: $s=\pi r=\dfrac{\pi v^2}{a}$.

Шаг 4 — время на дуге. Скорость постоянна по модулю, поэтому $t_2=\dfrac{s}{v}=\dfrac{\pi v^2}{a v}=\dfrac{\pi v}{a}$.

Шаг 5 — отношение времён: $$\dfrac{t_2}{t_1}=\dfrac{\pi v/a}{v/a}=\pi\approx 3{,}14.$$

Проверим на числах, чтобы убедиться. Пусть $a=2$ м/с² и спортсмен разогнался до $v=4$ м/с. Тогда $t_1=2$ с, радиус $r=\dfrac{16}{2}=8$ м, длина дуги $\pi\cdot 8\approx 25{,}1$ м, время на ней $\dfrac{25{,}1}{4}\approx 6{,}28$ с. Отношение $\dfrac{6{,}28}{2}=3{,}14$ — и ни скорость, ни ускорение в ответ не вошли, что и понятно: они сократились.

Ответ

в π ≈ 3,14 раза
Все темы: Физика ЕГЭ·Кинематика
Другие задания по теме «Кинематика» (8)
  • Задание 22 №00041310 — На ящике с новогодним салютом написано: «Высота полёта снарядов — 40 метров».…
  • Задание 22 №00041309 — Поезд начал торможение с начальной скоростью 72 км/ч. За последний километр его…
  • Задание 22 №00041074 — Водитель легкового автомобиля длиной l индекс 1 равно 4 м движется со скоростью…
  • Задание 22 №00041073 — Дельтапланерист летит на юг со скоростью 12 м/с. Внезапно подул восточный ветер…
  • Задание 22 №00041072 — Период вращения платформы карусельного станка равен 4 с. Найти скорость крайних…
  • Задание 22 №00041071 — Самолёт после посадки катится по взлётно-посадочной полосе с постоянным…
  • Задание 22 №00041070 — Машина замедлялась с постоянным ускорением и за последние 200 секунд перед…
  • Задание 22 №00041059 — Два смельчака прыгают с мостов: первый с высоты 20 м без начальной скорости,…
Логотип Global EE

Все права защищены 2026 ©

Основное
ОтзывыОбучениеБанк заданийЛичный кабинет
Документы
Юридическая информация

ИНН 772997011660

ОГРНИП 323774600450113