Ένα αγωνιστικό αυτοκίνητο που θεωρούμε υλικό σημείο ξεκινάει την χρονική στιγμή

\[t_o = 0s\]

σε μια πίστα δοκιμής ελαστικών στην οποία κινείται συνολικά για χρόνο

\[t = \frac{1}{2}min\]

Η μεταβλητή δύναμη που δέχεται το αμάξωμα μάζας

\[m = 1.000 kg\]

μεταβάλλεται συνεχώς από

\[F_o = 1.000N\]

έως

\[F = 3.000N\]

Αν γνωρίζετε ότι η τελική ταχύτητα του κινητού δεν ξεπερνάει τα

\[126 \frac{km}{h}\]

Να αποδείξετε ότι:

\[\int_0^{30} F^2(t)dt \le 50.000.000\]

Απάντηση:

Ξεκινάμε με τις μετατροπές

\[t = 30 s\] \[u = 35 \frac{m}{s}\]

Ακολουθεί ο δεύτερος νόμος του νεύτωνα

\[F = m \cdot a \Rightarrow a = \frac{F}{m}\]

Για την τελική ταχύτητα του κινητού

\[u = \int a(t) dt \Rightarrow u = \int_0^{30} \frac{F(t)}{1000} dt\]

και μετά τις πράξεις αφού γνωρίζουμε την τελική ταχύτητα έχουμε:

\[\int_0^{30} F(t) dt = 35.000\]

Για την δύναμη έχουμε

\[1.000 \le F(t) \le 3.000\]

Άρα έχουμε δύο ανισώσεις

\[F(t) - 1.000 \ge 0\] \[3.000 - F(t) \ge 0\]

Πολλαπλασιάζοντας κατά μέλη μετά τις πράξεις έχουμε

\[F^2(t) \le 4.000 \cdot F(t) - 3.000.000 \Rightarrow \int_0^{30} F^2(t) dt \le \int_0^{30} 4.000 \cdot F(t) dt - \int_0^{30} 3.000.000 dt\]

και μετά τις πράξεις

\[\int_0^{30} F^2(t) dt \le 50.000.000\]

blog comments powered by Disqus

Published

02 February 2012

Category

Άσκηση

Tags