Для решения задачи о движении материальной точки, заданного законом ( x(t) = 3t^3 - t^2 + 5t ), нам необходимо найти скорость и ускорение в момент времени ( t = 2 ) секунды.
Найдем скорость
Скорость ( v(t) ) — это первая производная функции перемещения ( x(t) ) по времени ( t ):
[ v(t) = \frac{dx(t)}{dt} ]
Рассчитаем производную:
[ x(t) = 3t^3 - t^2 + 5t ]
Применим правила дифференцирования:
[
v(t) = \frac{d}{dt}(3t^3) - \frac{d}{dt}(t^2) + \frac{d}{dt}(5t)
]
[
v(t) = 3 \cdot 3t^2 - 2t + 5
]
[
v(t) = 9t^2 - 2t + 5
]
Теперь подставим ( t = 2 ) для нахождения скорости в этот момент:
[
v(2) = 9 \cdot (2)^2 - 2 \cdot 2 + 5
]
[
v(2) = 9 \cdot 4 - 4 + 5
]
[
v(2) = 36 - 4 + 5
]
[
v(2) = 37 \text{ м/с}
]
Найдем ускорение
Ускорение ( a(t) ) — это первая производная функции скорости ( v(t) ) по времени ( t ), или вторая производная функции перемещения ( x(t) ):
[ a(t) = \frac{dv(t)}{dt} = \frac{d^2 x(t)}{dt^2} ]
Рассчитаем производную от ( v(t) ):
[ v(t) = 9t^2 - 2t + 5 ]
Применим правила дифференцирования:
[
a(t) = \frac{d}{dt}(9t^2) - \frac{d}{dt}(2t) + \frac{d}{dt}(5)
]
[
a(t) = 9 \cdot 2t - 2
]
[
a(t) = 18t - 2
]
Теперь подставим ( t = 2 ) для нахождения ускорения в этот момент:
[
a(2) = 18 \cdot 2 - 2
]
[
a(2) = 36 - 2
]
[
a(2) = 34 \text{ м/с}^2
]
Итог
Скорость материальной точки в момент времени ( t = 2 ) секунды составляет ( 37 ) м/с, а ускорение в этот же момент составляет ( 34 ) м/с².