Задачи на движение
В этом уроке разберем задачи на движение: как связаны путь, скорость и время и как решать задачи, где движутся двое — навстречу, вдогонку или в противоположные стороны. Работаем тем же способом, что и в уроке про анализ условия и схему-отрезок: путь рисуем отрезком, а каждого, кто движется, — стрелкой по нему.
Вопрос на весь урок: два друга вышли одновременно навстречу друг другу из своих домов, между домами 12 км. Один идет со скоростью 4 км/ч, другой — 2 км/ч. Через сколько часов они встретятся? Числа здесь учебные, подобранные для счета. Ответ найдем в третьем разделе.
Путь складывается из одинаковых часовых кусков
Автомобиль едет по шоссе со скоростью 70 км/ч. Это значит: за каждый час он проезжает 70 км. Нарисуем его путь за 4 часа отрезком и разделим отрезок на часы.
На схеме видно: отрезок состоит из четырех одинаковых кусков, в каждом 70 км. Значит, весь путь — это 70, взятое 4 раза: $70 \cdot 4 = 280$ км. Скорость показывает длину одного куска, время — сколько таких кусков.
Определение
Скорость — путь, который проходят за единицу времени (за 1 час, за 1 минуту). Записывается вместе с единицами: км/ч (километров в час), м/мин (метров в минуту).
Правило
Чтобы найти путь, скорость умножают на время:
$$\text{путь} = \text{скорость} \cdot \text{время}$$
Пример 1
Автомобиль ехал 4 ч со скоростью 70 км/ч. Какой путь он проехал?
Решение. За каждый час — 70 км, часов 4: $70 \cdot 4 = 280$ (км).
Ответ: 280 км.
Скорость и время находят делением
Посмотрим на ту же схему с другой стороны. Если известен весь отрезок и число кусков, длину одного куска найдем делением. Поезд проехал 210 км за 3 ч: отрезок 210 км делим на 3 равных куска, в каждом $210 : 3 = 70$ км. Это и есть скорость — 70 км/ч.
Если известны весь отрезок и длина куска, делением найдем число кусков. Велосипедисту надо проехать 96 км со скоростью 16 км/ч: сколько раз 16 укладывается в 96? $96 : 16 = 6$, значит, 6 ч.
Правило
Скорость — это путь, деленный на время; время — это путь, деленный на скорость:
$$\text{скорость} = \text{путь} : \text{время}, \qquad \text{время} = \text{путь} : \text{скорость}$$
Обратите внимание
За 3 ч поезд прошел 210 км. При постоянной скорости за 1 ч он проходит треть этого пути: $210 : 3 = 70$ км, скорость — 70 км/ч. Проверяем умножением: $70 \cdot 3 = 210$ км. Время проверяют так же: $16 \cdot 6 = 96$, то есть за 6 ч со скоростью 16 км/ч действительно пройдено 96 км.
Когда двое идут навстречу, расстояние съедают оба
Вернемся к друзьям. Нарисуем отрезок 12 км между домами. От левого конца ставим стрелку первого друга (4 км/ч), от правого — стрелку второго (2 км/ч). Стрелки смотрят друг на друга.
За первый час первый друг пройдет 4 км, второй — 2 км. Расстояние между ними уменьшится сразу на $4 + 2 = 6$ км: было 12, стало 6. Еще через час уменьшится еще на 6 км и станет 0 — друзья встретились. Итак, через 2 ч. А если те же друзья пойдут в одну сторону, будет ли расстояние сокращаться так же быстро? Разберем в четвертом разделе.
Проверим по стрелкам: за 2 ч первый прошел $4 \cdot 2 = 8$ км, второй — $2 \cdot 2 = 4$ км, вместе $8 + 4 = 12$ км — ровно весь отрезок.
Определение
Скорость сближения — на сколько уменьшается расстояние между двумя движущимися за единицу времени.
Правило
Если двое одновременно движутся навстречу друг другу, скорость сближения равна сумме их скоростей. Время до встречи — расстояние, деленное на скорость сближения:
Здесь $v_1$ — скорость первого, $v_2$ — скорость второго; маленькая цифра внизу показывает номер участника.
$$\text{время встречи} = \text{расстояние} : (v_1 + v_2)$$
Когда один догоняет другого, расстояние съедает только разница
Пешеход идет по дороге со скоростью 5 км/ч. На 16 км позади него в ту же сторону едет велосипедист со скоростью 13 км/ч. Обе стрелки на схеме направлены в одну сторону.
За час велосипедист проедет 13 км вперед, но и пешеход уйдет на 5 км дальше. Отставание уменьшится только на $13-5 = 8$ км. Здесь скорость сближения — разность скоростей.
Вернемся к друзьям: пусть они идут в одну сторону, быстрый (4 км/ч) стартует на 12 км позади медленного (2 км/ч). Скорость сближения $4-2 = 2$ км/ч, время $12 : 2 = 6$ ч. Расстояние сокращается втрое медленнее, чем при встрече.
Правило
Если двое движутся в одну сторону и быстрый догоняет медленного, скорость сближения равна разности скоростей:
$$\text{время догона} = \text{расстояние} : (\text{большая скорость}-\text{меньшая скорость})$$
Пример 2
Пешеход идет со скоростью 5 км/ч, на 16 км позади в ту же сторону едет велосипедист со скоростью 13 км/ч. Через сколько часов велосипедист догонит пешехода?
Решение. Стрелки в одну сторону — скорость сближения: $13-5 = 8$ (км/ч). Время: $16 : 8 = 2$ (ч).
Проверка. За 2 ч велосипедист проедет $13 \cdot 2 = 26$ км, пешеход пройдет $5 \cdot 2 = 10$ км. Разница $26-10 = 16$ км — ровно начальное отставание.
Ответ: через 2 ч.
Ошибка
Как ошибаются. Иксератопс запомнил «при встрече — минус, при погоне — плюс» и решил задачу о друзьях так: $4-2 = 2$ км/ч, $12 : 2 = 6$ ч. Обратная ошибка при погоне выглядит так: $13 + 5 = 18$ км/ч, $16 : 18$ ч.
Проверка на числах. За 6 ч первый друг один прошел бы $4 \cdot 6 = 24$ км — вдвое больше всего расстояния между домами. Ответ невозможен. В задаче о велосипедисте сумма тоже не проходит: $16 : 18$ — меньше часа, но за час велосипедист сократит отставание с 16 лишь до 8 км, так что до догона далеко (схема внизу показывает обе ошибки).
Где ломается рассуждение. Сумма или разность выбирается не по слову, а по стрелкам. Стрелки друг к другу — оба сокращают расстояние, скорости складываем. Стрелки в одну сторону — второй убегает, вычитаем.
Иногда спрашивают наоборот. Пешеход вышел из поселка со скоростью 5 км/ч. Позже из того же поселка по той же дороге в том же направлении выехал велосипедист со скоростью 13 км/ч и догнал пешехода через 5 ч после своего выезда. На сколько часов раньше вышел пешеход? Сначала находят отставание: скорость сближения $13-5 = 8$ км/ч, за 5 ч она съела $8 \cdot 5 = 40$ км. Так как оба стартовали из одного места, это отставание — путь, который пешеход прошел до выезда велосипедиста. Значит, шел он один $40 : 5 = 8$ ч. Порядок такой: скорость сближения, потом отставание, потом время раньше.
Задача 3 (повышенный уровень)
Скрыть
Пешеход вышел из поселка со скоростью 3 км/ч. Через 2 ч из того же поселка по той же дороге выехал велосипедист со скоростью 9 км/ч. Через сколько минут после выезда велосипедист догонит пешехода?
Решение. За 2 ч пешеход ушел на $3 \cdot 2 = 6$ км — это начальное отставание. Стрелки в одну сторону: скорость сближения $9-3 = 6$ км/ч. Время: $6 : 6 = 1$ ч, то есть 60 мин.
Проверка. За 1 ч велосипедист проедет 9 км, а пешеход за 3 ч пройдет $3 \cdot 3 = 9$ км — они в одной точке.
Ответ: через 60 мин.
Когда расходятся в разные стороны, расстояние растет за счет обоих
Из одной точки одновременно выехали два велосипедиста в противоположных направлениях по одной прямой: один со скоростью 12 км/ч, другой — 15 км/ч. Стрелки начинаются в одной точке и смотрят в разные стороны.
За час расстояние между ними вырастет на $12 + 15 = 27$ км, за 2 ч — на $27 \cdot 2 = 54$ км. Это та же картинка, что при встрече, только стрелки повернуты наружу: оба добавляют расстояние, поэтому скорости снова складываем.
Правило
Если двое одновременно выехали из одной точки в противоположных направлениях по одной прямой, расстояние между ними за час растет на сумму скоростей — это скорость удаления:
$$\text{расстояние} = (v_1 + v_2) \cdot \text{время}$$
Перед вычислением единицы должны совпасть
Пешеход идет со скоростью 70 м/мин. Сколько километров он пройдет за 3 ч? Если сразу умножить $70 \cdot 3$, получится 210 — но это не метры и не километры: скорость дана за минуту, а время — в часах. В одном часе 60 минут, поэтому 3 ч = $3 \cdot 60 = 180$ мин. Схема внизу показывает порядок действий: часы переводим в минуты, умножаем, метры переводим в километры. Зачеркнутое умножение 70 на 3 — ошибка: единицы там не согласованы.
Пример 3
Пешеход идет со скоростью 70 м/мин. Сколько километров он пройдет за 3 ч?
Решение. 3 ч = $3 \cdot 60 = 180$ мин. Путь: $70 \cdot 180 = 12\,600$ м. В 1 км 1000 м: $12\,600$ м $= 12{,}6$ км.
Ответ: 12,6 км.
Правило
Скорость, время и путь берут в согласованных единицах: км/ч — с часами и километрами, м/мин — с минутами и метрами. Если единицы разные, сначала переводят. Например, 6 км/ч — это 6000 м за 60 мин:
$$6000 : 60 = 100 \text{ м/мин}$$
Тренировка
Чтобы схема рисовалась сама, решите подряд несколько задач каждого вида. Перед вычислением задавайте себе один вопрос: куда смотрят стрелки — друг на друга, в одну сторону или в разные?
Вывод
Задачи на движение решаются одной схемой: путь — отрезок, каждый движущийся — стрелка по нему. Одна стрелка дает три правила: путь = скорость · время, скорость и время — делением. Две стрелки подсказывают, складывать скорости или вычитать.
Вернемся к вопросу урока: при тех же 12 км и скоростях 4 и 2 км/ч навстречу друзья встретятся через 2 ч, при движении в одну сторону, если быстрый стартует на 12 км позади медленного, он догонит его через $12 : (4-2) = 6$ ч, а из одной точки в разные стороны через 2 ч будут в 12 км друг от друга.
Если сомневаетесь в ответе, проверьте его по стрелкам: посчитайте путь каждого и сравните с расстоянием из условия.
Часто задаваемые вопросы
Нарисуйте схему и посмотрите на стрелки. Если они направлены друг к другу или из одной точки в противоположные стороны по одной прямой, оба меняют расстояние в одну сторону — скорости складывают. Если быстрый позади медленного и движется в ту же сторону, он догоняет — скорости вычитают.
Сначала приведите к одним единицам: либо минуты переведите в часы, либо скорость — в метры в минуту. 1 ч = 60 мин, 1 км = 1000 м. Только после этого умножайте или делите. Размер временного куска на схеме выбирайте по единице скорости: скорость в м/мин — кусок в минуту.
Верные вычисления по неверной схеме дают неверный ответ. Проверка по стрелкам — посчитать путь каждого и сложить или вычесть — сразу покажет, если скорости перепутаны.
Сначала найдите расстояние между участниками к моменту выхода второго. Если оба вышли из одной точки, это путь первого; если они вышли навстречу из разных точек, вычтите этот путь из начального расстояния. Дальше задача обычная: по стрелкам выбираем сумму или разность скоростей. Если известно время догона, отставание находят обратно: скорость сближения умножают на время.
Получите полный доступ ко всем материалам и занимайтесь в удобном темпе — без ограничений.
- Более 700 000 учеников и 50 000 учителей по всей России.
- Повышение среднего балла по предмету до 20 % после месяца занятий.
- Всплеск интереса к учебе и более глубокое понимание предметов.
Создайте бесплатный аккаунт — и откройте больше возможностей:
- Отслеживайте прогресс освоения тем
- Получайте персональные подборки полезных уроков и заданий
- Проводите работу над ошибками после занятий