Для определения момента времени, когда скорость материальной точки равна 50 м/с, нам нужно найти производную функции ( x(t) ), которая описывает положение точки. Производная этой функции по времени ( t ) даст нам скорость точки.
Дана функция положения:
[ x(t) = t^3 - 9t^2 + 2t + 30 ]
Найдем производную этой функции по времени:
[ v(t) = \frac{dx}{dt} = \frac{d}{dt}(t^3 - 9t^2 + 2t + 30) ]
Производная каждого члена:
- Производная от ( t^3 ) равна ( 3t^2 ).
- Производная от ( -9t^2 ) равна ( -18t ).
- Производная от ( 2t ) равна ( 2 ).
- Производная от константы 30 равна 0.
Таким образом, выражение для скорости:
[ v(t) = 3t^2 - 18t + 2 ]
Нам нужно найти момент времени ( t ), когда скорость ( v(t) ) равна 50 м/с:
[ 3t^2 - 18t + 2 = 50 ]
Перенесем 50 в левую часть уравнения:
[ 3t^2 - 18t + 2 - 50 = 0 ]
Упростим уравнение:
[ 3t^2 - 18t - 48 = 0 ]
Теперь решим это квадратное уравнение. Для этого используем дискриминант и формулу квадратного уравнения. Уравнение имеет вид ( at^2 + bt + c = 0 ), где:
- ( a = 3 )
- ( b = -18 )
- ( c = -48 )
Дискриминант ( D ) равен:
[ D = b^2 - 4ac = (-18)^2 - 4 \times 3 \times (-48) ]
Вычислим дискриминант:
[ D = 324 + 576 = 900 ]
Так как дискриминант положителен, уравнение имеет два различных вещественных корня. Найдем их:
[ t_{1,2} = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a} = \frac{18 \pm \sqrt{900}}{6} ]
Так как ( \sqrt{900} = 30 ), подставим это в формулу:
[ t_1 = \frac{18 + 30}{6} = \frac{48}{6} = 8 ]
[ t_2 = \frac{18 - 30}{6} = \frac{-12}{6} = -2 ]
Поскольку отрицательное время в данном контексте не имеет физического смысла, мы берем положительное значение. Таким образом, скорость материальной точки равна 50 м/с в момент времени ( t = 8 ) секунд.