Для решения задачи необходимо найти скорость и ускорение материальной точки в момент времени ( t = 3 ) секунды. Закон движения точки задан уравнением ( S(t) = 4t^3 + 5t^2 + 4 ).
- Скорость в момент времени ( t ):
Скорость ( v(t) ) определяется как первая производная функции перемещения ( S(t) ) по времени ( t ):
[ v(t) = \frac{dS(t)}{dt} ]
Для функции ( S(t) = 4t^3 + 5t^2 + 4 ) производная будет:
[ v(t) = \frac{d}{dt}(4t^3 + 5t^2 + 4) ]
Выполним дифференцирование:
[ v(t) = \frac{d}{dt}(4t^3) + \frac{d}{dt}(5t^2) + \frac{d}{dt}(4) ]
Производные каждого слагаемого:
[ \frac{d}{dt}(4t^3) = 12t^2 ]
[ \frac{d}{dt}(5t^2) = 10t ]
[ \frac{d}{dt}(4) = 0 ]
Таким образом, скорость ( v(t) ):
[ v(t) = 12t^2 + 10t ]
Теперь подставим ( t = 3 ) секунды:
[ v(3) = 12(3)^2 + 10(3) ]
[ v(3) = 12 \cdot 9 + 30 ]
[ v(3) = 108 + 30 ]
[ v(3) = 138 ]
Следовательно, скорость в момент времени ( t = 3 ) секунды составляет ( 138 ) единиц (предположительно, метров в секунду, если единицы измерения не указаны).
- Ускорение в момент времени ( t ):
Ускорение ( a(t) ) определяется как первая производная функции скорости ( v(t) ) по времени ( t ), или как вторая производная функции перемещения ( S(t) ) по времени ( t ):
[ a(t) = \frac{dv(t)}{dt} = \frac{d^2S(t)}{dt^2} ]
Для скорости ( v(t) = 12t^2 + 10t ) производная будет:
[ a(t) = \frac{d}{dt}(12t^2 + 10t) ]
Выполним дифференцирование:
[ a(t) = \frac{d}{dt}(12t^2) + \frac{d}{dt}(10t) ]
Производные каждого слагаемого:
[ \frac{d}{dt}(12t^2) = 24t ]
[ \frac{d}{dt}(10t) = 10 ]
Таким образом, ускорение ( a(t) ):
[ a(t) = 24t + 10 ]
Теперь подставим ( t = 3 ) секунды:
[ a(3) = 24(3) + 10 ]
[ a(3) = 72 + 10 ]
[ a(3) = 82 ]
Следовательно, ускорение в момент времени ( t = 3 ) секунды составляет ( 82 ) единицы (предположительно, метров в секунду в квадрате, если единицы измерения не указаны).
Таким образом, скорость материальной точки в момент времени ( t = 3 ) секунды составляет ( 138 ) м/с, а ускорение в этот же момент времени составляет ( 82 ) м/с².