Домашние задания: Физика

Помогите решить задачу по физике. РУПД.

Перед машинистом метрополитена была поставлена задача

провести поезд между станциями, расстояние между которыми равно I, за минимальное время. Какую максимальную скорость можно
сообщить поезду, если при этом машинист может изменять скорость
поезда, оставляя ускорение а постоянным по модулю?
Очевидно, при постоянном модуле а придётся двигаться так: до середины перегона (путь l/2) ускоряться c a > 0, а затем столько же времени t° замедляться с а = 0. Тогда:
l/2 = 0,5*a(t°)^2. => t° = sqrt(l/a) (*) — это время прибытия в центр перегона.
Ищем экстремум t° относительно а: dt°/da = (1/(2sqrt(l/a)))*(– l/a^2) = – 0,5*sqrt(l/a^3) = 0 или: l/a^3 = 0. — Выполнение его возможно при а → ∞. Экстремума НЕТ.
ЗНАЧИТ, надо ориентироваться на максимальную скорость поезда Vmax к середине перегона. Тогда из равенства Vmax = at° и (*) находим: (Vmax)^2 = (at°)^2 = l*a, откуда а = Vmax/l. А из уравнения (*) получим: t° = sqrt(l/a) = sqrt(l/(Vmax/l) = l/sqrt(Vmax).
Итак, надо двигаться с ускорением а = Vmax/l, тогда время в пути будет t(min) = 2t° = 2l/sqrt(Vmax).
Вариант: l = 3000 м; Vmax = 30 м/с (= 108 км/ч). Тогда: t(min) = 2*3000/sqrt(30) = 1095.4 c = ~ 18 мин.
А ускорение придётся взять: Vmax/t° = 30/548 = 0.0547 м/с^2.
Конечно, для быстроты движения выгодней сначала быстро достигнуть Vmax, двигаться на ней, а в конце быстро затормозить.
Ответ: t(min) = 2l/sqrt(Vmax), где Vmax — максимальная техническая скорость поезда.
P. S. Проверь расчеты. Я мог где-нибудь двойку упустить.
СН
Сергей Неизвестный
76 290
Лучший ответ