Сбашни,высотой 25 м,горизонтально брошен камень со скоростью 15 м/с на каком расстоянии от основания башни он упадет на землю? с какой скоростью он упадет на землю? какой угол составит траектория камня с горизонтом в точке его падения на землю?
Ответы на вопрос:
обозначим h=25m, v0=15 м/с, t1 - искомое время, x1 - расстояние от основания, v1 - искомая скорость, alpha - искомый угол. ^2 - квадрат, sqrt() - квадратный корень.
введём систему координат с центром внизу башни.
запишем систему уравнений движения по x и y:
x(t)=v0*t (x0 в нашей ск =0, ускорение по оси х отсутствует, т.к. сопротивления воздуха нет)
y(t)=h-g*(t^2)/2 (y0=h, начальная скорость по условию только по x, ускорение равно "-g", т.к. ось y направлена вверх), откуда и найдём всё, что нам нужно.
1) из второго уравнения сразу находим время:
0=h-g*(t1^2)/2 => t1=sqrt (2*h/g) ~ 2.24 сек
2) из первого уравнения, подставив t=t1, находим x1:
x1=v0*t1 = 2.24*15 ~ 33.5 м
3) взяв производную по времени от обоих уравнений движения, получим уравнения на компоненты скоростей:
vx=v0 (что и так ясно)
vy=-gt (знак минус потому что ось y направлена вверх)
теперь вспоминаем, что скорость - это вектор. а надо найти, как я понял из условия, модуль скорости. применяя теорему пифагора, получим:
|v1| = sqrt(vy^2+vx^2) = sqrt((gt1)^2+(v0)^2) ~ 27 м/с
4) напишем уравнение траектории:
(т.е. выразим из первого уравнения t через x , подставим во второе и получим функцию y(x) ) :
y(x) = h - g/2*((x/v0)^2) - это парабола.
воспользуемся готовой формулой между касательной к графику функции в точке x1 и осью x:
tg(alpha)=y'(x1)
берём производную по x:
y'(x) = -gx/((v0^2), подставляем x=x1, затем берём арктангенс
alpha = arctg ( -gx1/((v0^2) ) = arctg (- 1.49) ~ 124 градуса.
напоминаю, что угол отсчитывается от оси x против часовой стрелки.
Популярно: Физика
-
skidan200229.06.2021 22:46
-
BigAwto28.08.2022 22:20
-
Vika19252616.01.2022 06:23
-
smelinkova19.01.2022 12:40
-
EeThreeMan29.05.2022 15:18
-
dstudencheskaya21.09.2022 13:02
-
aigerka1923.06.2023 03:00
-
даринасид8528.09.2022 18:07
-
педро22819.09.2022 15:11
-
alina200712103428.12.2021 04:26