2018-05-18
Петя идет со скоростью 5 км/час, а Рекс бегает вокруг него по окружности радиуса 10 метров с ускорением 2,5 $м/с^{2}$.
Сколько кругов сделает Рекс, пока Петя пройдет 1 км?
Решение:
С точки зрения неподвижного наблюдателя Рекс движется с переменной по модулю скоростью по сложной траектории с петлями, а с точки зрения Пети Рекс движется равномерно по окружности, поэтому свяжем систему отсчета с Петей. Число кругов $n = t/T$, где $t = 0,2 ч = 720 с$ — полное время движения; $T$ — период Рекса, который нужно найти. $T = 2 \pi r/v$, где $v = \sqrt{ar}$, $a$ — центростремительное ускорение. Ускорение Рекса относительно земли и относительно Пети одинаково (обе системы отсчета — инерциальные), поэтому $a$ — это и есть то ускорение, которое дано в условии задачи. Тогда $T = 2 \pi \sqrt{r/a} = 4 \pi с, N = 180/ \pi \approx 57,3$.
Ответ. Примерно 57 кругов.