Câu hỏi yêu cầu tính tốc độ tăng khoảng cách giữa hòn đá và người ngay khi hòn đá chạm đất. Để giải quyết bài toán này, chúng ta cần áp dụng kiến thức về chuyển động thẳng đều và định lý Pitago trong hình học.
Ban đầu, hòn đá rơi từ độ cao 50 mét. Người đứng trên cùng cây cầu, cách vị trí hòn đá rơi 7 mét. Ngay khi hòn đá chạm đất, khoảng cách theo phương thẳng đứng giữa hòn đá và người là 50 mét. Khoảng cách theo phương ngang giữa hòn đá và người là 7 mét.
Gọi D là khoảng cách giữa hòn đá và người. Theo định lý Pitago, ta có:
D^2 = (khoảng cách ngang)^2 + (khoảng cách dọc)^2
D^2 = 7^2 + y^2, trong đó y là khoảng cách dọc giữa hòn đá và người.
Khi hòn đá chạm đất, y = 50 mét.
Mà hòn đá rơi với vận tốc không đổi là 10 m/s. Điều này có nghĩa là trong một khoảng thời gian rất nhỏ, ngay trước khi chạm đất, hòn đá đã di chuyển một quãng đường rất nhỏ. Tuy nhiên, câu hỏi hỏi ngay khi hòn đá chạm đất, nghĩa là thời điểm t=0 ngay sau khi chạm đất.
Tại thời điểm hòn đá chạm đất (y=0, giả sử ta xét thời điểm ngay sau khi chạm đất và hòn đá dừng lại), khoảng cách D được tính như sau:
D = sqrt(7^2 + 0^2) = 7 mét.
Tuy nhiên, đề bài cho biết hòn đá rơi với vận tốc không đổi là 10 m/s. Điều này có thể hiểu là hòn đá đã đạt vận tốc này ngay từ đầu hoặc vận tốc cuối cùng trước khi chạm đất là 10 m/s. Dù hiểu theo cách nào thì ngay khi chạm đất, hòn đá có thể coi là dừng lại hoặc vị trí của nó được xác định tại mặt đất.
Để tính tốc độ tăng khoảng cách giữa hòn đá và người, ta cần xem xét sự thay đổi của D theo thời gian. Tuy nhiên, câu hỏi chỉ hỏi ngay khi hòn đá chạm đất. Tại thời điểm đó, khoảng cách dọc (y) của hòn đá so với mặt đất là 0. Nếu chúng ta xem xét thời điểm ngay trước khi chạm đất, ta sẽ có một bài toán về đạo hàm.
Giả sử chúng ta xem xét thời điểm ngay trước khi hòn đá chạm đất, ta có:
D(t) = sqrt(7^2 + y(t)^2)
Trong đó y(t) = 50 - 10t. Ngay khi chạm đất, ta có y(t) = 0, suy ra t = 5 giây.
Tuy nhiên, đề bài hỏi tốc độ tăng khoảng cách ngay khi hòn đá chạm đất. Tại thời điểm chạm đất, y = 0. Khoảng cách D = sqrt(7^2 + 0^2) = 7.
Nếu câu hỏi thực sự muốn hỏi tốc độ thay đổi khoảng cách ngay trước khi chạm đất thì bài toán sẽ khác.
Giả sử đề bài muốn hỏi tốc độ thay đổi khoảng cách ngay khi hòn đá chạm đất, tức là tại thời điểm y=0. Tại thời điểm này, hòn đá đã chạm đất và (theo logic thông thường) nó sẽ dừng lại. Nếu hòn đá dừng lại ngay khi chạm đất, khoảng cách dọc giữa nó và người sẽ không thay đổi (là 0). Khoảng cách ngang vẫn là 7 mét. Do đó, khoảng cách D = sqrt(7^2 + 0^2) = 7 mét. Tốc độ thay đổi khoảng cách (dD/dt) sẽ bằng 0.
Tuy nhiên, nếu ta hiểu đề bài theo một cách khác là hòn đá vẫn tiếp tục di chuyển với vận tốc 10 m/s ngay cả sau khi chạm đất (điều này phi thực tế nhưng có thể là cách ra đề), thì khoảng cách y sẽ bắt đầu thay đổi theo hướng âm hoặc tiếp tục giảm về 0 và giữ nguyên tại 0.
Trong bối cảnh vật lý thông thường, ngay khi chạm đất, hòn đá sẽ dừng lại. Do đó, khoảng cách theo phương thẳng đứng giữa hòn đá và người sẽ là 0 (vì hòn đá ở mặt đất và người cũng ở trên mặt đất tại vị trí tương ứng). Khoảng cách ngang vẫn là 7 mét. Vì vậy, khoảng cách giữa hòn đá và người là 7 mét. Tốc độ tăng khoảng cách sẽ là 0, vì khoảng cách này không còn thay đổi nữa.