2.3. Prędkość w ruchu prostoliniowym

Kartkówka

Grupa A

Zadanie 1

W hali logistycznej testowano autonomiczny wózek transportowy poruszający się wzdłuż wyznaczonej prostej linii. Cała procedura testowa trwała dokładnie \(t_c = 1\text{ min}\). Pojedynczy cykl pracy urządzenia polegał na wykonaniu \(3\) przesunięć do przodu, po czym natychmiast następowało \(5\) przesunięć do tyłu. Maszyna powtórzyła ten pełny cykl \(20\) razy. Przyjmij, że każde pojedyncze przesunięcie miało jednakową długość \(l = 50\text{ cm}\). Jako początek osi liczbowej przyjmij miejsce startu wózka, a zwrot dodatni w kierunku ruchu do przodu.

a) Wyznacz współrzędną przemieszczenia wózka po zakończeniu całego testu.
b) Ustal współrzędną wektora prędkości średniej.
c) Oblicz średnią wartość prędkości (szybkość) poruszającego się wózka.
Wartości prędkości w podpunktach b) i c) podaj w \(\dfrac{\text{km}}{\text{h}}\).

Zadanie 2

Sternik motorówki przeprowadzał próby manewrowe na prostoliniowym torze wodnym kanału żeglugowego o długości \(l = 1{,}2\text{ km}\). Czas pojedynczego przepłynięcia toru z prądem wody wynosił \(t_1 = 2\text{ min}\), natomiast pokonanie tego samego odcinka pod prąd zajmowało \(t_2 = 4\text{ min}\). Podczas całego testu motorówka pokonała ten dystans łącznie \(4\) razy z prądem oraz \(3\) razy pod prąd. Pierwszy odcinek łódź przepłynęła zgodnie z kierunkiem prądu wody. Przyjmij oś współrzędnych o zwrocie zgodnym z ruchem wody oraz początek układu współrzędnych (\(x_1 = 0\)) w miejscu rozpoczęcia manewru. Wyznacz:

a) współrzędną wektora przemieszczenia motorówki po zakończeniu wszystkich prób,

b) współrzędną wektora prędkości średniej oraz średnią wartość prędkości (szybkość średnią) motorówki w trakcie całego manewru.

Zadanie 3

Tomasz trenuje jazdę na rolkach po długiej, prostoliniowej alejce parkowej. Cała sesja trwała 30 minut i została podzielona na trzy 10-minutowe serie. Po upływie każdych 10 minut zawodnik natychmiast zawracał i jechał w przeciwną stronę. Zegarek sportowy zarejestrował, że podczas szybkiej jazdy Tomasz poruszał się ze stałą prędkością \(v_s = 5\text{ m/s}\), a podczas wolniejszej jazdy regeneracyjnej ze stałą prędkością \(v_w = 2{,}5\text{ m/s}\).

Przebieg treningu zilustrowano na poniższym wykresie zależności położenia \(x\) od czasu \(t\). Punkt zerowy osi położenia przyjęto w miejscu startu rolkarza w chwili \(t_1 = 0\). Bardziej strome odcinki odpowiadają szybkiej jeździe, a łagodniejsze – jeździe regeneracyjnej.
0 4 8 12 16 20 24 28 t [min] 0 400 800 1200 1600 2000 2400 x [m]
a) Odczytaj z wykresu, ile minut trwała szybka jazda, a ile jazda regeneracyjna podczas pierwszych 10 minut treningu.
b) Oblicz całkowite przemieszczenie rolkarza oraz wartość jego prędkości średniej po upływie całego 30-minutowego treningu.
c) Wyznacz całkowitą drogę pokonaną przez Tomasza oraz oblicz średnią wartość jego prędkości (szybkość średnią).

Zadanie 4

Rolkarz na torze nadrzecznym zrealizował trening interwałowy składający się z \(4\) jednakowych cykli wysiłkowych. W obrębie każdego cyklu zawodnik przez czas \(7\text{ min}\) utrzymywał stałą prędkość szybkiej jazdy wynoszącą \(18\text{ km/h}\), po czym przez kolejne \(3\text{ min}\) toczył się wolno w tempie regeneracyjnym z prędkością \(6\text{ km/h}\). Wyznacz średnią wartość prędkości rolkarza na przestrzeni całego zrealizowanego treningu. Wynik podaj w \(\text{km/h}\) oraz w \(\text{m/s}\).

Zadanie 5

Rolkarz odbywający trening na prostej alei parkowej przez pewien czas poruszał się ze stałą prędkością \(v_2 = 6\text{ m/s}\), a faza ta trwała \(t_2 = 25\text{ min}\). Poprzedzający ten odcinek fragment trasy zajął mu również \(t_1 = 25\text{ min}\), lecz wtedy jego prędkość wynosiła \(v_1 = 4\text{ m/s}\). Wyznacz średnią prędkość rolkarza na całej przebytej trasie.

Grupa B

Zadanie 1

Tancerz ćwiczący na parkiecie poruszał się wzdłuż prostej linii scenicznej. Cały układ trwał \(t_c = 0{,}9\text{ min}\). Pojedyncza sekwencja choreograficzna polegała na wykonaniu \(2\) kroków do przodu oraz \(5\) kroków do tyłu. Tancerz powtórzył tę sekwencję dokładnie \(15\) razy. Długość każdego kroku wynosiła \(l = 60\text{ cm}\). Przyjmij początek osi liczbowej w miejscu rozpoczęcia układu, a zwrot dodatni w kierunku kroków do przodu.

a) Wyznacz współrzędną przemieszczenia tancerza po wykonaniu całego układu.
b) Ustal współrzędną wektora jego prędkości średniej.
c) Oblicz średnią wartość prędkości (szybkość) tancerza w trakcie tego ćwiczenia.
Wartości prędkości w podpunktach b) i c) podaj w \(\dfrac{\text{km}}{\text{h}}\).

Zadanie 2

Kolarz trenował interwały na prostoliniowym odcinku szosy o długości \(l = 0{,}9\text{ km}\) przy silnym, jednostajnym wietrze wiejącym równolegle do jezdni. Pojedynczy przejazd z wiatrem zajmował mu czas \(t_1 = 2\text{ min}\), natomiast pokonanie tego samego dystansu w kierunku przeciwnym (pod wiatr) trwało \(t_2 = 4{,}5\text{ min}\). Zawodnik rozpoczął trening od przejazdu z wiatrem i pokonał trasę łącznie \(3\) razy z wiatrem oraz \(2\) razy pod wiatr. Przyjmij oś współrzędnych ze zwrotem w kierunku wiania wiatru oraz początek układu (\(x_1 = 0\)) w miejscu startu treningu. Oblicz:

a) współrzędną wektora przemieszczenia kolarza po zakończeniu całej serii przejazdów,

b) współrzędną wektora prędkości średniej oraz średnią wartość prędkości (szybkość średnią) kolarza podczas całego treningu.

Zadanie 3

Paulina realizuje trening interwałowy na rowerze wzdłuż prostej ścieżki nadrzecznej. Łączny czas treningu wynosił 30 minut i składał się z trzech równych części po 10 minut każda. Po każdych 10 minutach rowerzystka natychmiast zawracała i jechała w przeciwnym kierunku. Komputer rowerowy wskazywał stałą prędkość intensywnej jazdy \(v_s = 4\text{ m/s}\) oraz stałą prędkość spokojnej jazdy regeneracyjnej \(v_w = 2\text{ m/s}\).

Zależność położenia rowerzystki \(x\) od czasu \(t\) przedstawiono na wykresie. Początek osi położenia \(x_1 = 0\) odpowiada miejscu startu w chwili \(t_1 = 0\). Strome fragmenty wykresu oznaczają intensywną jazdę, a łagodne – jazdę regeneracyjną.
0 5 10 15 20 25 30 t [min] 0 600 1200 1800 x [m]
a) Odczytaj z wykresu, ile minut trwała intensywna jazda, a ile jazda regeneracyjna w trakcie pierwszych 10 minut treningu.
b) Oblicz całkowite przemieszczenie rowerzystki oraz wartość jej prędkości średniej po upływie 30 minut treningu.
c) Oblicz całkowitą drogę przebytą przez Paulinę oraz wyznacz średnią wartość jej prędkości (szybkość średnią).

Zadanie 4

Kajakarz trenujący na torze regatowym zrealizował jednostkę treningową złożoną z \(5\) powtórzeń jednakowego cyklu wysiłkowego. W każdym pojedynczym cyklu przez czas \(6\text{ min}\) płynął tempem wyścigowym z prędkością \(24\text{ km/h}\), a następnie przez \(4\text{ min}\) wiosłował spokojnie w tempie rozjazdu z prędkością \(9\text{ km/h}\). Wyznacz średnią prędkość kajakarza podczas całego zrealizowanego treningu. Odpowiedź podaj w \(\text{km/h}\) oraz w \(\text{m/s}\).

Zadanie 5

Kierujący hulajnogą elektryczną pokonał prostoliniowy odcinek drogi w dwóch fazach czasowych. Podczas końcowego etapu trwającego \(t_2 = 15\text{ min}\) jechał ze stałą prędkością \(v_2 = 5{,}5\text{ m/s}\), natomiast w początkowej fazie trwającej \(t_1 = 15\text{ min}\) prędkość pojazdu wynosiła \(v_1 = 3{,}5\text{ m/s}\). Z jaką średnią prędkością poruszała się hulajnoga na całym dystansie?

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *