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. Какие законы Вы использовали для описания движения? Обоснуйте их применение к данному случаю.
Рассмотрим прямолинейный участок. На нём ускорение определяется формулой:
Ускорение на прямолинейном участке определяется формулой
где – скорость в точке
,
– скорость в точке
, а
– время движения по прямолинейному участку.
Так как спортсмен стартует из точки , то
и формулу можно преобразовать в
Рассмотрим движении по дуге окружности. Так как скорость спортсмена при движении по полуокружности постоянна, то тангенциальная составляющая ускорения равна нулю и ускорение при движении по окружности можно считать центростремительным, а его можно найти по формуле:
где – радиус полуокружности.
С учетом того, что период обращения равен
При это период обращения равен движению по полному кругу, а в условии полуокружность, то – пол периода, следовательно,
, откуда
Так как по условию модули ускорений на участках равны, то приравнивая выражения для ускорений, получим