Для того чтобы найти скорость и ускорение материальной точки, нужно знать ее положение как функцию времени, что у нас уже есть: ( x(t) = -\frac{1}{3}t^3 + 2t^2 + 5t ).
Шаг 1: Найти скорость
Скорость ( v(t) ) — это производная функции положения ( x(t) ) по времени ( t ). Найдем производную:
[
v(t) = \frac{d}{dt}\left(-\frac{1}{3}t^3 + 2t^2 + 5t\right)
]
Расчитаем производную каждого члена:
- Производная от (-\frac{1}{3}t^3) равна (-t^2).
- Производная от (2t^2) равна (4t).
- Производная от (5t) равна (5).
Таким образом, функция скорости будет:
[
v(t) = -t^2 + 4t + 5
]
Теперь найдем скорость в момент времени ( t = 5 ) секунд:
[
v(5) = -(5)^2 + 4 \cdot 5 + 5 = -25 + 20 + 5 = 0
]
Шаг 2: Найти ускорение
Ускорение ( a(t) ) — это производная функции скорости ( v(t) ) по времени ( t ). Найдем производную от ( v(t) ):
[
a(t) = \frac{d}{dt}(-t^2 + 4t + 5)
]
Расчитаем производную каждого члена:
- Производная от (-t^2) равна (-2t).
- Производная от (4t) равна (4).
- Производная от константы (5) равна (0).
Таким образом, функция ускорения будет:
[
a(t) = -2t + 4
]
Теперь найдем ускорение в момент времени ( t = 5 ) секунд:
[
a(5) = -2 \cdot 5 + 4 = -10 + 4 = -6
]
Ответ
В момент времени ( t = 5 ) секунд:
- Скорость ( v(5) = 0 ) м/с.
- Ускорение ( a(5) = -6 ) м/с².