Задачи о прямолинейном движении

Щёлкаем задачи на прямолинейное движение как орешки! Разбираем путь велосипедиста, ищем расстояние и среднюю скорость. Поймёт каждый!

Бесплатная консультация юриста

+7 (800) -02-87-29

Реклама jurik.ru

Задачи о прямолинейном движении – одни из самых популярных в школьных тестах по физике и математике. В этой статье мы подробно разберём типичную задачу:

Велосипедист выехал из поселка в город и добрался туда за 4 часа, двигаясь со скоростью v км/ч. На обратном пути он ехал со скоростью v₂ км/ч. Требуется найти расстояние между поселком и городом, а также среднюю скорость за весь путь.

Помимо базового варианта, мы рассмотрим несколько распространённых модификаций: несколько велосипедистов, догоняющие друг друга, а также задачи с остановками.


Постановка задачи

Для решения нам нужны три величины:

  • v₁ – скорость на пути из поселка в город;
  • v₂ – скорость на обратном пути;
  • t₁ – время в пути из поселка в город (в нашем случае 4 ч).

Необходимо найти:

  1. Расстояние S между пунктами;
  2. Общее время tₜ (в пути туда и обратно);
  3. Среднюю скорость vₛр за весь маршрут.

Основные формулы

Для прямолинейного равномерного движения справедливы формулы:

S = v·t – расстояние, пройденное при постоянной скорости.
t = S / v – время, затраченное на известный путь.
vₛр = (S₁+S₂) / (t₁+t₂) – средняя скорость за весь путь (сумма пройденных расстояний делиться на суммарное время).

Если путь туда и обратно одинаковый (S₁ = S₂ = S), формула средней скорости упрощается:

vₛр = 2·S / (t₁ + t₂) = 2·v₁·v₂ / (v₁ + v₂)

Эту формулу часто используют в задачах, где известны только скорости в обе стороны.


Как находить расстояние

Из известного времени t₁ = 4 ч и скорости v₁ получаем:

S = v₁·t₁

Если в условии указана только скорость на обратном пути (v₂), а v₁ неизвестна, то обычно её задают в условии (например, 12 км/ч) или просят найти её из дополнительных данных.


Решение типовой задачи

Условие

Велосипедист ехал из поселка в город 4 ч со скоростью 12 км/ч. На обратном пути он ехал со скоростью 16 км/ч. Найдите расстояние между поселком и городом и среднюю скорость за весь путь.

Шаг 1. Находим расстояние

S = v₁·t₁ = 12 км/ч × 4 ч = 48 км

Шаг 2. Находим время обратного пути

t₂ = S / v₂ = 48 км / 16 км/ч = 3 ч

Шаг 3. Находим среднюю скорость

Суммарное время tₜ = t₁ + t₂ = 4 ч + 3 ч = 7 ч;

Общее пройденное расстояние 2·S = 96 км;

vₛр = (2·S) / tₜ = 96 км / 7 ч ≈ 13,71 км/ч

Или, используя упрощённую формулу:

vₛр = 2·v₁·v₂ / (v₁ + v₂) = 2·12·16 / (12+16) = 384 / 28 ≈ 13,71 км/ч

Ответ

  • Расстояние между поселком и городом – 48 км;
  • Средняя скорость за весь путь – ≈ 13,7 км/ч.

Вариации задачи

Три велосипедиста, догоняющие друг друга

В типичном варианте условие выглядит так:

Первый велосипедист выехал из поселка со скоростью 13 км/ч. Через час после него из того же поселка выехал второй со скоростью 10 км/ч, а ещё через час – третий. Найдите скорость третьего, если он сначала догнал второго, а через 1 ч 30 мин – первого.

Решение:

  1. Обозначим скорость третьего как v₃ (км/ч).
  2. В момент, когда третий выехал, первый уже проехал 13 км, второй – 10 км.
  3. Пусть t₁ – время, за которое третий догонит второго. Тогда:

    v₃·t₁ = 10·t₁ + 10 (разница в стартовом отставании 10 км).
    Отсюда t₁ = 10 / (v₃ – 10).
  4. Через 1,5 ч после догонки (т.е. через t₁ + 1,5 часа) третий догонит первого:

    v₃·(t₁ + 1,5) = 13·(t₁ + 1,5) + 13 (отставание 13 км).
    Подставляем t₁ и решаем уравнение, получаем v₃ = 15 км/ч.

Остановка на пути

Если на обратном пути велосипедист делает остановку длительностью τ часов, то общее время увеличивается:

tₜ = t₁ + t₂ + τ

Средняя скорость тогда будет:

vₛр = 2·S / (t₁ + t₂ + τ)

Задача с неизвестным временем

Иногда известны только скорости и расстояние, а время пути требуется найти. Пример:

Велосипедист проехал из поселка в город со скоростью 12 км/ч, а обратно – 16 км/ч. Сколько времени он провёл в пути?

Решение:

  1. Сначала находим расстояние: S = v₁·t₁. Но время t₁ неизвестно. Вместо него используем формулу средней скорости:

    vₛр = 2·v₁·v₂ / (v₁ + v₂).
  2. Если известна средняя скорость (например, 14 км/ч), то получаем уравнение:

    14 = 2·12·16 / (12+16) → проверка корректности условий.
  3. Для нахождения t₁ и t₂ используем:

    t₁ = S / v₁, t₂ = S / v₂, где S может быть найдено из любого дополнительного условия (например, общий путь 96 км).

Практические примеры

Пример 1. Два пути с разными скоростями

Велосипедист проехал из поселка в город за 4 ч со скоростью 12 км/ч, а обратно – за 3 ч. Какова была его скорость на обратном пути?

Решение:

  1. Найти расстояние: S = 12 км/ч × 4 ч = 48 км.
  2. Обратный путь: v₂ = S / t₂ = 48 км / 3 ч = 16 км/ч.

Пример 2. Догоняющий велосипедист

Третий велосипедист выехал через 2 ч после первого, его скорость неизвестна. Он догнал первого через 2 ч 30 мин. Найдите его скорость, если первый ехал со скоростью 13 км/ч.

Решение:

  1. Отставание первого к моменту старта третьего: 13 км/ч × 2 ч = 26 км.
  2. Время догонки: t = 2,5 ч. Уравнение:

    v₃·t = 13·t + 26 → v₃ = 13 + 26 / 2,5 = 13 + 10,4 = 23,4 км/ч.

Пример 3. Остановка 4 ч

На обратном пути велосипедист сделал остановку на 4 ч. Сколько времени в сумме он провёл в пути, если расстояние 48 км, скорости 12 км/ч и 16 км/ч?

Решение:

  1. Время туда: t₁ = 48 / 12 = 4 ч.
  2. Время обратно без остановки: t₂ = 48 / 16 = 3 ч.
  3. Общее время: tₜ = 4 + 3 + 4 = 11 ч.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

  • Как проверить правильность найденного расстояния? Подставьте полученное значение в формулу S = v·t для обеих частей пути – результат должен совпадать.
  • Можно ли использовать формулу средней скорости, если пути разной длины? Нет. Формула vₛр = 2·v₁·v₂/(v₁+v₂) работает только при одинаковых расстояниях туда и обратно.
  • Что делать, если в условии указано время в минутах? Переведите его в часы (1 ч = 60 мин). Например, 90 мин = 1,5 ч.
  • Как учитывать остановки? Добавляйте их длительность к общему времени пути, а в формуле средней скорости используйте суммарное время.

Задачи о велосипедисте, который едет из поселка в город за фиксированное время, позволяют отработать базовые навыки работы с формулами скорости, времени и расстояния. Ключевые моменты:

  1. Всегда записывайте известные данные (скорости, время, расстояния) в виде переменных.
  2. Применяйте формулу S = v·t для каждой части пути.
  3. Если требуется средняя скорость, используйте vₛр = (S₁+S₂)/(t₁+t₂) или её упрощённый вариант для одинаковых расстояний.
  4. Не забывайте переводить часы в минуты и наоборот, если условие задаёт разные единицы измерения.

Освоив эти принципы, вы сможете быстро решать как базовые, так и более сложные варианты задач с несколькими участниками, остановками и различными скоростями.


Дата публикации: 28 мая 2026 г.