Ecuaciones aplicar:
x = xo + v*t
x = xo + vo*t + 0.5*a*t2
La primera para movimiento rectilineo uniforme (MRU) y la segunda para movimiento rectilineo uniformemente acelerado (MRUA).
Separemos el analisis en tres partes: inicio, intermedio y final.
Movimiento Inicial:
Se dice que el tranvia acelera desde el reposo. Estamos frente a un MRUA. Dicho esto aplicamos la ecuación pertinente.
x = xo + vo*t + 0.5*a*t2
De aquí:
xo = 0
vo = 0
a = 3 m/s2
Dicho esto, reemplazamos para obtener la ecuación que rige el movimiento para esta parte:
x = 0 + 0*t + 0.5*3*t2 → x = 1.5*t2
La distancia recorrida y a la vez posición final en este tramo (x1) la obtenemos reemplazando el tiempo que dura la aceleracion (t = 4 s).
x1 = 1.5*42 = 24 m
Si derivamos con respecto al tiempo la ecuación de posición daremos con la ecuación de velocidad.
v = dx/dt = d/dt [1.5*t2] = 3*t → v = 3*t
La velocidad que tendra al final del tiempo que dura la aceleración (v1) se encuentra reemplazando en la ecuación anterior.
v1 = 3*4 = 12 m/s
Y si volvemos a derivar pero esta vez la ecuación de velocidad se da con la ecuación de aceleración.
a = dv/dt = d/dt [3*t] = 3 → a = 3
Movimiento Intermedio:
Se mantiene la velocidad constante. Osea, se tiene un MRU. Aplico la ecuación:
x = xo + v*t
De aqui:
xo = x1 = 24 m
v = v1 = 12 m/s
Dicho esto, reemplazamos para obtener la ecuación que rige el movimiento para esta parte:
x = 24 + 12*t
La posición final en este tramo (x2) la obtenemos reemplazando el tiempo que dura la aceleración (t = 10 s).
x2 = 24 + 12*10 = 144 m
Si derivamos con respecto al tiempo la ecuación de posición daremos con la ecuacion de velocidad.
v = dx/dt = d/dt [24 + 12*t] = 12 → v = 12
Al tratarse de un MRU, la velocidad que tendra al final del tiempo que dura la aceleración (v2) sera la misma que tenia al inicio (v1).
v2 = v1 = 12 m/s
Y si volvemos a derivar pero esta vez la ecuación de velocidad se da con la ecuación de aceleración.
a = dv/dt = d/dt [12] = 0 → a = 0
Movimiento Final:
Frena hasta detenerse. Se tiene nuevamente un MRUA, solo que esta vez se trata de una desaceleración. Aplicamos la ecuación:
x = xo + vo*t + 0.5*a*t2
De aqui:
xo = x2 = 144 m
vo = 12 m/s
Dicho esto, reemplazamos para obtener la ecuacion que rige el movimiento para esta parte:
x = 144 + 12*t + 0.5*a*t2 → x = 144 + 12*t + 0.5*a*t2
Si derivamos con respecto al tiempo la ecuación de posición daremos con la ecuación de velocidad.
v = dx/dt = d/dt [144 + 12*t + 0.5*a*t2] = 12 + a*t → v = 12 + a*t
De esta ultima ecuación sabemos que la velocidad final debe ser cero (v = 0) despues de pasar el tiempo respectivo (t = 5 s).
De aqui sale el valor de la desaceleración. Reemplazando:
0 = 12 + a*5 → a = - 2.4 m/s2
Reemplazando este valor en las ecuaciones de posicion y velocidad:
x = 144 + 12*t + 0.5*-2.4*t2 → x = 144 + 12*t - 1.2*t2
v = 12 + (-2.4)*t → v = 12 - 2.4*t
La posicion final en este tramo (x3) la obtenemos reemplazando el tiempo que dura la desaceleración (t = 5 s).
x3 = 144 + 12*5 - 1.2*52 = 174 m
Y finalmente derivamos la ecuación de velocidad para hallar la ecuación de aceleración.
a = dv/dt = d/dt [12 - 2.4*t] = -2.4 → a = - 2.4
Distancia total recorrida: x3 = 174 m
Para presentar los graficos v-t y a-t solo debes reemplazar las ecuaciones de arriba para cada tramo. Tratare de dejarte un bosquejo rapido (nada profesional) para alguna de las dos.