Для решения этой задачи нам нужно использовать уравнения движения тела, брошенного под углом к горизонту. Воспользуемся формулами для дальности полета и максимальной высоты подъема.
Шаги решения:
- Определим формулы для дальности полета и максимальной высоты:
- Дальность полета (L): L = (v0² * sin(2θ)) / g, где v0 — начальная скорость, θ — угол броска, g — ускорение свободного падения.
- Максимальная высота (H): H = (v0² * sin²(θ)) / (2g).
- По условию задачи дальность полета должна быть в три раза больше максимальной высоты: L = 3H.
- Подставим формулы для L и H в это условие:
- (v0² * sin(2θ)) / g = 3 * (v0² * sin²(θ)) / (2g).
- Упростим это уравнение. Сначала сократим на v0² и g:
- Используем тригонометрическое тождество: sin(2θ) = 2 * sin(θ) * cos(θ). Подставим его в уравнение:
- 2 * sin(θ) * cos(θ) = 3/2 * sin²(θ).
- Разделим обе стороны уравнения на sin(θ) (при условии, что sin(θ) ≠ 0):
- 2 * cos(θ) = 3/2 * sin(θ).
- Выразим cos(θ) через sin(θ):
- Используем основное тригонометрическое тождество: sin²(θ) + cos²(θ) = 1. Подставим cos(θ) = (3/4) * sin(θ):
- sin²(θ) + (3/4)² * sin²(θ) = 1.
- Упростим уравнение:
- (1 + 9/16) * sin²(θ) = 1.
- Решим уравнение для sin²(θ):
- 25/16 * sin²(θ) = 1.
- sin²(θ) = 16/25.
- sin(θ) = 4/5.
- Найдем угол θ, зная, что sin(θ) = 4/5. Это соответствует углу θ ≈ 53.13°.
Таким образом, чтобы дальность полета оказалась в три раза больше максимальной высоты подъема, тело нужно бросать под углом примерно 53.13° к горизонту.