Домашние задания: Физика

Решите задачу пожалуйста

Решите задачу, а то который день мучаюсь с ней.

На оси тонкой собирающей линзы с фокусным расстоянием F на расстоянии 3F от линзы находится точечный источник света. Источник света движется к линзе со скоростью v= 1 м/с . Найдите модуль скорости движения изображения v1, ответ выразите с точностью до сотых.

вот нашла такие формулы:
1/f + 1/d = 1/F
1/(f+Vf*dt) + 1/(d-Vd*dt) = 1/F
1/f + 1/d = 1/F
Пусть d — расстояние от источника до линзы, f – от линзы до изображения. Тогда:
1/f = 1/F – 1/d = (d – F)/(dF) ==>
f = d*F/(d – F). (*)
Пусть: d = d(t); f = f(t). А именно (по условию задачи):
d = 3F – vt ==> { вставляем в (*) } ==>
f = (3F – vt)*F/(3F – vt – F) = (3F – vt)*F/(2F – vt) или
f = (3F – vt)*F/(2F – vt) (**).
Дифференцируем f(t) из (**) по t (как дробь):
= (–2F^2*v + Fv^2*t + 3F^2*v – F*v^2*t)/(2F – vt)^2 = (F^2v)/(2F – vt)^2.
Итак, скорость движения изображения:

V{f} = d(f(t))/dt = (F²*v)/(2F – vt)².

Так что скорость движения изображения, очевидно, зависит от фокусного расстояния.
График (для случая F = 1 м и скорости v = 1 м/с) привожу на картинке: скорость V{f} – красная. Видно при приближении к t = 2 (когда источник света попадает в фокус) V{f} «становится» бесконечной (т. е. изображение устремляется на ∞). Тут же даны графики d(t) и v(t). Вертикаль (t = 2 c) показывает положение фокуса F = 1 м.

Ма
Мартин.
73 583
Лучший ответ
Анастасия Лещук то есть скорость равна 1,00?
Мартин. В том-то и дело, что она при неизвестном (не заданном) F не имеет численного решения. Так что или фокус задайте, или скорость v надо выразить в единицах F (например, v = 0,2*F м/с).
Анастасия Лещук "Вертикаль (t = 2 c) показывает положение фокуса F = 1 м."
Где вы нашли в условии задачи, что F=1 м?
Мартин. Насчёт НУЛЯ — это вышло опечатка «Нулю она равна только при t = 1 c и t = 3 c. — красная кривая графика.» надо было: «ЕДИНИЦЕ она равна только при t = 1 c и t = 3 c. — красная кривая графика.»
Так что 1,00, по-моему, в целом, никуда годится
УСПЕХОВ !!!????????????
Продифференцируй формулу тонкой линзы по времени и сразу получишь ответ.
Ан
Анастасия
59 005
Это олимпиадная задача: Интернет-олимпиада СУНЦ МГУ 9 класс, 2 тур
Будет нечестно дать Вам готовое решение.
Вот аналогичная старая физтеховская задача, постарайтесь разобраться.
Точечный источник движется со скоростью v = 2 мм/с вдоль главной оптической оси собирающей линзы с фокусным расстоянием F = 8 см. С какой скоростью движется изображение источника в тот момент, когда источник находится от линзы на расстоянии d == 10 см?
Решение. Предположим, что источник движется в сторону линзы, тогда d уменьшается, а f увеличивается. Пусть за малое время ∆ t источник переместился на расстояние ∆d а изображение – на расстояние ∆ f. Запишем формулу линзы для начальных и конечных положений: 1/f + 1/d = 1/F
1/(d-∆d) +1/(f+∆f)=1/F и вычтем эти уравнения друг из друга. ∆d/d(d-∆d)-∆f /f(f-∆f)=0 .Пренебрежем ∆d и ∆f
в знаменателе и, разделив на ∆t,найдем v1=vf^2/d^2= Γ^2v=(F/(d-f))v = 32 мм/с
.Может показаться удивительным, что скорость увеличива-ется в Γ^2 раз. Действительно, пусть за малое время точка переместилась на малое расстояние ∆x. По-скольку в начальной и конечной точках увеличение примерно одинаково и равно Γ, то расстояние между изображениями точек (т. е. перемещение изображения) равно 2xΓ^2 ∆x,
K.
Katherine .
36 765
Анастасия Лещук ответ 1,00))решил самостоятельно
решена)) ответ 1,00