Присоединиться

Математика·Производная·10–11 класс

Найдите скорость точки по закону движения s(t) = t³ − 6t² + 9t + 2 и моменты остановки

Условие

Точка движется по прямой, и её координата меняется по закону s(t)=t36t2+9t+2s(t) = t^3 - 6t^2 + 9t + 2, где ss измеряется в метрах, а время tt — в секундах (t0t \ge 0). Найдите скорость точки в момент t=4t = 4 с и все моменты времени, когда точка останавливается.

Ответ

v(4)=9v(4) = 9 м/с; точка останавливается при t=1t = 1 с и t=3t = 3 с

Решение по шагам

  1. Шаг 1. Переводим физику в производную

    Мгновенная скорость прямолинейного движения — это производная координаты по времени:

    v(t)=s(t)v(t) = s'(t), измеряется в м/с.

    Отсюда сразу видно, что означают оба вопроса задачи:

    • «скорость в момент t=4t = 4 с» — это число v(4)=s(4)v(4) = s'(4);
    • «точка останавливается» — это момент, когда v(t)=0v(t) = 0, то есть корень уравнения s(t)=0s'(t) = 0.

    Важно: останавливается — не значит «стоит дальше»; это мгновение, когда скорость обращается в ноль (обычно перед сменой направления).

  2. Шаг 2. Дифференцируем закон движения

    Дифференцируем почленно, как обычный многочлен, только переменная называется tt:

    (t3)=3t2(t^3)' = 3t^2, (6t2)=12t(-6t^2)' = -12t, (9t)=9(9t)' = 9, (2)=0(2)' = 0.

    Получаем закон изменения скорости:

    v(t)=3t212t+9v(t) = 3t^2 - 12t + 9 (м/с).

    Обратите внимание: слагаемое +2+2 м — это начальная координата, на скорость оно не влияет никак. Дальше остаётся подставить t=4t = 4 и отдельно решить уравнение v(t)=0v(t) = 0.

Осталось ещё 3 шага — откроются после входа:

  • Шаг 3. Скорость в момент t = 4 с
  • Шаг 4. Находим моменты остановки
  • Шаг 5. Проверка и физический смысл
Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Частые ошибки

  • Подставляют t=4t = 4 в s(t)s(t) и дают ответ «6», но 6 м — это координата, а не скорость.

  • При делении уравнения 3t212t+9=03t^2 - 12t + 9 = 0 на 3 делят не все слагаемые и получают t24t+9=0t^2 - 4t + 9 = 0 без корней.

  • Считают, что при v=0v = 0 точка «остановилась насовсем», и отбрасывают второй корень.

  • Видят v(2)<0v(2) < 0 и решают, что скорость посчитана неверно: отрицательная скорость означает движение в обратную сторону, ошибки здесь нет.

  • Пишут ответ без единиц или в м/с² — скорость измеряется в м/с, ускорение в м/с².

Другие задачи по теме «Производная»