В удалении от железнодорожных путей находится пулемёт, который стреляет очередями по 300 выстрелов в минуту, поворачивая дуло слева направо. Известно, что если пулемёт обстреливает стоящий на путях поезд, то между соседними отверстиями от пуль на стенке вагона получатся равные расстояния. На рисунке приведены отверстия на участке стенки вагона поезда, который двигался по путям с постоянным ускорением. Определите ускорение, с которым двигался этот поезд.
Будем следить за порядком появления дырок от пуль на поезде. Назовём дырки «последовательными», если они появились на поезде подряд, от двух последовательных выстрелов пулемёта. Рассмотрим три последовательные дырки и расстояния между ними. Введём ось x слева направо вдоль поезда. По условию, если бы поезд не двигался, то расстояние между всеми парами последовательных дырок было бы одинаковым (обозначим его за l). Но поезд движется. Пусть между выстрелами проходит время за которое поезд (а потому и все готовые дырки) проезжает (здесь — проекция ускорения поезда на ось x, а — скорости):
Из картинки видно, что для последовательных дырок:
Рассмотрим три последовательные дырки. Обозначим разность координат первой и второй дырки за второй и третьей — за а скорости поезда в моменты появления первой и второй дырки и соответственно. Тогда
Значит, разность координат между последовательными дырками уменьшается каждый раз на одну и ту же величину Однако, три крайних правых отверстия из условия имеют равные расстояния между друг другом, а потому данные нам дырки не могут быть последовательными слева направо. Поэтому в какой-то момент поезд стал ехать слишком быстро, и пулемёт стал «отставать». Часть дырок было сделано им при движении слева направо относительно поезда, а часть — справа налево. Значит, нам необходимо восстановить порядок, в котором эти отверстия были оставлены пулемётом. Для удобства обозначим дырки так:
Поймём, в каком порядке могли быть сделаны эти отверстия. Заметим, что D, E не могут быть последовательными (так как между E и F пусто, а в случае последовательных D, E следующая пуля была бы после E, но на расстоянии меньше, чем две клетки). По аналогичной причине не могли быть последовательными A, B. Итак, если E, D не последовательные, то последовательны либо E, F, либо D, F.
Первый случай. Последовательны E, F. Какой тогда другой сосед у отверстия E? Либо A, либо B либо C (сосед E не может быть левее A, так как A, B не последовательны). Если A, то кл., а тогда D быть не может (оно слишком близко). Если B, то кл., и снова отверстие D не получается. Значит, C, тогда кл и получается правильная последовательность A - C - E - F - D - B:
Второй случай. Последовательны D, F. Какой тогда другой сосед у отверстия D? Либо A, либо B, либо C. Если C, то кл., и справа от F должно быть отверстие на расстоянии двух клеток. Значит, B, тогда кл. И получается правильная последовательность B - D - F - E - C - A:
Осталось найти По условию, в минуту пулемёт делает 300 выстрелов, а потому Клетка имеет сторону 1 см, а потому см. Тогда a = 1,5 м/с2.
Ответ: 1,5 м/с2.