Номер 113, страница 32 - гдз по физике 9 класс сборник задач Исаченкова, Дорофейчик

Для определения средней скорости движения поезда пассажир может воспользоваться несколькими способами. В основе всех способов лежит фундаментальная формула для средней скорости: $v_{ср} = \frac{S}{t}$, где $S$ – это пройденный путь, а $t$ – время, за которое этот путь был пройден. Задача пассажира сводится к тому, чтобы доступными ему средствами измерить путь и время.

Способ 1: По километровым столбам

Это один из наиболее точных "классических" методов. Вдоль железных дорог установлены пикетные или километровые столбы, указывающие расстояние от точки отсчета.

Алгоритм действий:

1. Пассажир замечает за окном столб с числовой отметкой (например, "125 км").

2. В момент, когда вагон проезжает мимо этого столба, пассажир запускает секундомер (например, на наручных часах или в смартфоне).

3. Пассажир ждет появления следующего столба (например, "126 км") или нескольких столбов для повышения точности (например, до столба "130 км").

4. В момент проезда мимо конечного столба секундомер останавливается.

5. Средняя скорость рассчитывается по формуле. Если расстояние между столбами $\Delta S = 130 \text{ км} - 125 \text{ км} = 5 \text{ км}$, а измеренное время $t = 3 \text{ мин} = \frac{3}{60} \text{ ч} = 0.05 \text{ ч}$, то:

$v_{ср} = \frac{\Delta S}{t} = \frac{5 \text{ км}}{0.05 \text{ ч}} = 100 \text{ км/ч}$

Ответ: Измерить с помощью секундомера время, за которое поезд проходит расстояние между двумя или несколькими километровыми столбами, и затем разделить это расстояние на измеренное время.

Способ 2: С помощью смартфона или другого устройства с GPS

Наиболее простой и точный способ в современных условиях.

Алгоритм действий:

1. Пассажир использует устройство с GPS-модулем (смартфон, навигатор).

2. Запускает приложение, способное отображать скорость движения (например, онлайн-карты, навигатор или специальное приложение-спидометр).

3. Приложение, получая данные со спутников, вычисляет и показывает на экране текущую, а часто и среднюю скорость движения поезда.

Ответ: Воспользоваться функцией измерения скорости в GPS-приемнике смартфона или навигатора.

Способ 3: По расписанию движения и расстояниям между станциями

Этот метод позволяет рассчитать среднюю скорость на протяженном участке маршрута.

Алгоритм действий:

1. Пассажир находит информацию о расстоянии $S$ между двумя станциями на маршруте (например, в интернете или на схеме маршрута).

2. По расписанию движения поезда определяется время отправления с первой станции и время прибытия на вторую. Разница между ними дает время в пути $t$.

3. Средняя скорость вычисляется делением расстояния на время: $v_{ср} = \frac{S}{t}$. Важно перевести время в часы, если оно дано в минутах.

Этот способ определяет именно среднюю путевую скорость, учитывающую разгон, торможение и возможные замедления на участке.

Ответ: Разделить расстояние между двумя станциями, взятое из открытых источников, на время следования поезда между ними согласно расписанию.

Способ 4: По стуку колес на стыках рельсов

Данный способ является историческим и основан на том, что рельсы раньше укладывались секциями стандартной длины.

Алгоритм действий:

1. Необходимо знать стандартную длину рельсового звена $L_{р}$. Чаще всего она составляет 25 метров.

2. С помощью секундомера засекается определенный интервал времени $t$ (например, 30 секунд).

3. В течение этого времени подсчитывается количество $N$ характерных стуков колес о стыки рельсов.

4. Пройденный путь равен $S = N \times L_{р}$.

5. Средняя скорость рассчитывается как $v_{ср} = \frac{S}{t}$. Например, если за 30 секунд было 40 стуков:$S = 40 \times 25 \text{ м} = 1000 \text{ м} = 1 \text{ км}$.$v_{ср} = \frac{1000 \text{ м}}{30 \text{ с}} \approx 33.3 \text{ м/с}$, что равно $33.3 \times 3.6 \approx 120 \text{ км/ч}$.

Следует отметить, что на современных бесстыковых ("бархатных") путях этот способ неприменим.

Ответ: Зная стандартную длину рельса, подсчитать количество стуков колес за определенный промежуток времени, вычислить пройденное за это время расстояние и поделить его на время.

Способ 5: По времени прохождения объектом известной длины неподвижной точки

Этот метод требует знания длины некоторого объекта, связанного с поездом (например, вагона).

Алгоритм действий:

1. Пассажир должен знать длину $L$ вагона, в котором он находится (стандартная длина пассажирского вагона около 25 м).

2. За окном выбирается неподвижный точечный ориентир (столб, дерево).

3. Запускается секундомер в тот момент, когда начало вагона проходит мимо ориентира.

4. Секундомер останавливается, когда конец вагона проходит тот же ориентир.

5. Зная длину вагона $L$ и измеренное время $t$, можно найти скорость: $v = \frac{L}{t}$.

Ответ: Измерить время прохождения вагона (длина которого известна) мимо неподвижного ориентира за окном и разделить длину вагона на это время.