Hai xe đồng thời xuất phát từ điểm A chuyển động thẳng đều về điểm B, đoạn đường AB có độ dài là L. Xe thứ nhất trong nửa đầu của đoạn đường AB đi với vận tóc v1, nửa còn lại đi với vận tốc v2. Xe thứ 2 trong nửa đầu của tổng thời gian đi với vận tốc v2, nửa còn lại đi với vận tốc v1. Biết v1 khác v2. Hỏi xe nào đến B trước và trước thời gian bao lâu?
Đáp án:
xe 2 đến B trước
Giải thích các bước giải:
Thời gian xe thứ nhất đi hết nửa đầu AB:
${{t}_{1}}=\dfrac{{{S}_{1}}}{{{v}_{1}}}=\dfrac{L}{2.{{v}_{1}}}$
Thời gian xe thứ nhất đi hết nửa cuối AB:
${{t}_{2}}=\dfrac{{{S}_{2}}}{{{v}_{2}}}=\dfrac{L}{2{{v}_{2}}}$
tổng thời gian đi của xe thứ nhất:
$t={{t}_{1}}+{{t}_{2}}=\dfrac{L}{2.{{v}_{1}}}+\dfrac{L}{2{{v}_{2}}}=\dfrac{L}{2}.\left( \dfrac{1}{{{v}_{1}}}+\dfrac{1}{{{v}_{2}}} \right)$
quãng đường xe 2 đi trong nửa đầu thời gian t’ :
$S{{‘}_{1}}=t{{‘}_{1}}.{{v}_{2}}=\dfrac{t’.{{v}_{2}}}{2}$
quãng đường xe 2 đi trong nửa đầu thời gian t’:
$S{{‘}_{2}}=t{{‘}_{2}}.{{v}_{2}}=\dfrac{t’.{{v}_{1}}}{2}$
ta có:
$\begin{align}
& S{{‘}_{1}}+S{{‘}_{2}}=AB \\
& \Leftrightarrow \dfrac{t’.{{v}_{2}}}{2}+\dfrac{t’.{{v}_{1}}}{2}=L \\
& \Rightarrow t’=\dfrac{L}{\dfrac{{{v}_{2}}}{2}+\dfrac{{{v}_{1}}}{2}}=\dfrac{2L}{{{v}_{1}}+{{v}_{2}}} \\
\end{align}$
xét thời gian 2 xe đi được:
$\begin{align}
& t=\frac{L}{2}.(\frac{1}{{{v}_{1}}}+\frac{1}{{{v}_{2}}})=\frac{L}{2}.\left( \dfrac{{{v}_{1}}+{{v}_{2}}}{{{v}_{1}}.{{v}_{2}}} \right) \\
& t’=\frac{2L}{{{v}_{1}}+{{v}_{2}}} \\
\end{align}$
ta thấy:
$\begin{align}
& \dfrac{1}{2}.\left( \dfrac{{{v}_{1}}.{{v}_{2}}}{{{v}_{1}}+{{v}_{2}}} \right)\ll {{v}_{1}}+{{v}_{2}} \\
& t’=\dfrac{2L}{{{v}_{1}}+{{v}_{2}}} \\
\end{align}$
nên $t>t’$
xe 2 đến B trước