Под каким углом к горизонту необходимо бросить тело со скоростью 20 м/с, чтобы дальность его полета была в 4 раза больше максимальной высоты подъема?
Физика11 классКинематикаугол броскадальность полетамаксимальная высотафизика 11 класскинематикадвижение теларасчет угласкорость телапарабола движения
Для решения этой задачи нам нужно использовать уравнения движения тела, брошенного под углом к горизонту. Давайте обозначим угол броска как α. Мы знаем, что:
Теперь давайте выразим дальность полета и максимальную высоту через угол α.
1. Формула для максимальной высоты (H):Максимальная высота H, достигаемая телом, брошенным под углом α, вычисляется по формуле:
H = (v^2 * sin²(α)) / (2 * g)
где g - ускорение свободного падения (примерно 9.81 м/с²).
2. Формула для дальности полета (R):Дальность полета R вычисляется по формуле:
R = (v² * sin(2α)) / g.
3. Подставим H в условие задачи:Мы знаем, что R = 4H, подставим H из первой формулы во вторую:
(v² * sin(2α)) / g = 4 * (v² * sin²(α)) / (2 * g).
4. Упростим уравнение:Сократим g и v² (при условии, что v не равно 0):
sin(2α) = 4 * (sin²(α) / 2).
Это упростится до:
sin(2α) = 2 * sin²(α).
5. Используем тригонометрическую тождество:Зная, что sin(2α) = 2 * sin(α) * cos(α),подставим это:
2 * sin(α) * cos(α) = 2 * sin²(α).
Сократим 2:
sin(α) * cos(α) = sin²(α).
6. Перепишем уравнение:cos(α) = sin(α).
Это уравнение выполняется, когда α = 45°. Таким образом, мы нашли, что угол броска α равен 45°.
Ответ:Тело необходимо бросить под углом 45° к горизонту, чтобы дальность его полета была в 4 раза больше максимальной высоты подъема.