Чтобы найти момент времени, когда скорость материальной точки была равна 2 м/с, необходимо сначала определить функцию скорости. Скорость — это первая производная функции расстояния ( x(t) ) по времени ( t ).
Дана функция перемещения:
[ x(t) = \frac{1}{3}t^3 - 3t^2 - 5t + 3 ]
Найдём первую производную ( x(t) ), которая представляет собой скорость ( v(t) ):
[ v(t) = \frac{d}{dt}\left(\frac{1}{3}t^3 - 3t^2 - 5t + 3\right) ]
Вычислим производную:
- Производная от ( \frac{1}{3}t^3 ) равна ( t^2 ).
- Производная от ( -3t^2 ) равна ( -6t ).
- Производная от ( -5t ) равна ( -5 ).
- Производная от константы ( 3 ) равна ( 0 ).
Таким образом, функция скорости будет:
[ v(t) = t^2 - 6t - 5 ]
Теперь нужно найти, при каком ( t ) скорость ( v(t) = 2 ):
[ t^2 - 6t - 5 = 2 ]
Переносим 2 влево:
[ t^2 - 6t - 5 - 2 = 0 ]
[ t^2 - 6t - 7 = 0 ]
Теперь решим квадратное уравнение:
[ t^2 - 6t - 7 = 0 ]
Используем формулу квадратного уравнения:
[ t = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a} ]
Где ( a = 1 ), ( b = -6 ), ( c = -7 ).
Подставляем значения:
[ t = \frac{-(-6) \pm \sqrt{(-6)^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-7)}}{2 \cdot 1} ]
[ t = \frac{6 \pm \sqrt{36 + 28}}{2} ]
[ t = \frac{6 \pm \sqrt{64}}{2} ]
[ t = \frac{6 \pm 8}{2} ]
Получаем два решения:
- ( t = \frac{6 + 8}{2} = \frac{14}{2} = 7 )
- ( t = \frac{6 - 8}{2} = \frac{-2}{2} = -1 )
Поскольку время не может быть отрицательным в данном контексте, единственное подходящее решение — ( t = 7 ) секунд.
Таким образом, скорость материальной точки была равна 2 м/с в момент времени ( t = 7 ) секунд.