Propellfly med vektorfunksjon R2 V26
Et lite propellfly må nødlande på en motorvei. Posisjonen \(\vec r(t)\) til flyet \(t\) sekunder etter at nødlandingen har startet, er gitt ved
Motorveien ligger i \(xy\)-planet.
Enhetene langs aksene er meter.
Banefart er lengden av fartsvektoren.
- Hvor høyt over motorveien er flyet 4 sekunder etter at nødlandingen har startet?
- Bestem banefarten idet flyet lander på motorveien.
- Ved hvilket tidspunkt under nødlandingen er banefarten \(14{,}3 \mathrm{~m/s}\)?
En fugl er i posisjonen \((131, 67, 23)\) idet flyet starter nødlandingen. Fuglen flyr i en rett linje og krysser banen til flyet i punktet \(\left(125, 8, \dfrac{25}{2}\right)\).
Fuglen holder en jevn banefart på \(12 \mathrm{~m/s}\).
- Vil fuglen treffe flyet?
a) \(18 \mathrm{~m}\)
b) \(\approx 10{,}3 \mathrm{~m/s}\)
c) \(t \approx 7{,}99 \mathrm{~s}\)
d) Nei — fuglen mangler ca. \(22 \mathrm{~cm}\) på å nå flyets posisjon, men kollisjon er praktisk sett meget sannsynlig.
Vi bruker GeoGebra CAS til å definere vektorfunksjonen og beregne svarene. Se utklippet under.

a
Høyden over motorveien er gitt av \(z\)-koordinaten til \(\vec{r}(t)\), det vil si \(50\left(1 - \dfrac{t}{10}\right)^2\).
Vi setter inn \(t = 4\):
Se linje 8 i GeoGebra CAS.
Flyet er \(\underline{\underline{18 \mathrm{~m}}}\) over motorveien etter 4 sekunder.
b
Flyet lander når \(z\)-koordinaten er 0:
Fartsvektoren er \(\vec{r}'(t)\). Vi deriverer hver komponent (linje 4–6 i CAS):
Ved landing (\(t = 10\)):
Banefarten er lengden av fartsvektoren (linje 9 i CAS):
c
Vi skal løse \(|\vec{r}'(t)| = 14{,}3\) for \(t \in [0, 10]\).
Banefartsfunksjonen er definert i linje 7 i GeoGebra CAS. Ved \(t = 7{,}99\) gir CAS (linje 10):
Banefarten er \(14{,}3 \mathrm{~m/s}\) ved \(\underline{\underline{t \approx 7{,}99 \mathrm{~s}}}\).
d
Vi undersøker om fuglen og flyet befinner seg i samme punkt til samme tid.
Steg 1 – Finn tidspunktet da flyet er i punktet \(\left(125, 8, \dfrac{25}{2}\right)\).
Vi løser komponent for komponent:
(For \(t = 25\) er flyet utenfor \(z \geq 0\)-området.) Flyet passerer punktet ved \(t = 5 \mathrm{~s}\).
Steg 2 – Finn avstanden fuglen må tilbakelegge.
Fuglen starter i \(A = (131, 67, 23)\) og skal til \(B = \left(125, 8, \dfrac{25}{2}\right)\).
Se linje 11 i GeoGebra CAS.
Steg 3 – Sammenlign med strekningen fuglen rekker på 5 sekunder.
Fuglen rekker \(60 \mathrm{~m}\), men trenger \(\approx 60{,}23 \mathrm{~m}\). Differansen er ca. \(23 \mathrm{~cm}\).
Matematisk treffer fuglen ikke flyet nøyaktig — den er omtrent \(23 \mathrm{~cm}\) for kort. Men siden både flyet og fuglen har fysisk utstrekning langt større enn dette, er en kollisjon praktisk sett meget sannsynlig.