[示例1] 如图所示是某一次接力训练。已知甲、乙两运动员经短距离加速后都能达到并保持10 m/s的速度跑完全程。设乙从起跑后到接棒前的运动是匀加速的,加速度大小为3 m/s2。乙在接力区前端听到口令时起跑,在甲、乙相遇时完成交接棒。在某次练习中,甲以v=10 m/s的速度跑到接力区前端x0=14.0 m处向乙发出起跑口令。已知接力区的长度为L=20 m。求:
(1)此次练习中交接棒处离接力区前端(即乙出发的位置)的距离;
(2)为了达到理想成绩,需要乙恰好在速度达到与甲相同时被甲追上,则甲应在接力区前端多远时对乙发出起跑口令;
(3)在(2)中,棒经过接力区的时间是多少?
[解析] (1)设乙加速到交接棒时运动时间为t,
则在甲追乙过程中有:x0+at2=vt
代入数据得:t1=2 s
t2=4.67 s(不符合乙加速最长时间tm== s实际,舍去)
此次练习中交接棒处离接力区前端的距离为:
x′=at2=6 m。
(2)乙加速时间为:t乙= s
设甲在距离接力区前端为x′时对乙发出起跑口令,则在甲追乙过程中有:x′+at=vt乙
代入数据得:x′=16.7 m。
(3)棒在(2)过程以v=10 m/s速度运动,所以有:
t==2 s。
[答案] (1)6 m (2)16.7 m (3)2 s