В
Все
М
Математика
О
ОБЖ
У
Українська мова
Х
Химия
Д
Другие предметы
Н
Немецкий язык
Б
Беларуская мова
М
Музыка
Э
Экономика
Ф
Физика
Б
Биология
О
Окружающий мир
У
Українська література
Р
Русский язык
Ф
Французский язык
П
Психология
О
Обществознание
А
Алгебра
М
МХК
Г
География
И
Информатика
П
Право
А
Английский язык
Г
Геометрия
Қ
Қазақ тiлi
Л
Литература
И
История
DeniSNok
DeniSNok
26.12.2020 04:14 •  Физика

Скакой наименьшей начальной скоростью нужно бросить камень, чтобы попасть в цель, расположенную на высоте 15 м и на расстоянии 20 м по горизонтали от точки бросания? значение g принять равным 10 м/с2

Показать ответ
Ответ:
Песатель
Песатель
08.10.2020 21:45

Задача на бросок под углом к горизонту. Уравнения движения камня:

x = V_0tcos\alpha\\ y = V_0tsin\alpha - \frac{gt^{2}}{2}

По условию, траектория камня проходит через точку с координатами x = 20 и y = 15.

Имеем систему:

\left \{ {{V_0tcos\alpha=20} \atop {V_0tsin\alpha-\frac{gt^2}{2}=15}} \right.

Из первого уравнения выразим время t и подставим во второе уравнение:

\left \{ {{t = \frac{20}{V_0cos\alpha}} \atop {\frac{20V_0sin\alpha}{V_0cos\alpha}}-\frac{20^2g}{2V_0^2cos^2\alpha} = 15} \right.

Преобразуем второе уравнение:

\left \{ {{t = \frac{20}{V_0cos\alpha}} \atop 20tg\alpha-\frac{200g}{V_0^2cos^2\alpha} = 15}

Из второго уравнения несложно выразить V_0^2:

V_0^2 = \frac{200g}{(20tg\alpha-15)cos^2\alpha} = \frac{200g}{20tg\alpha*cos^2\alpha-15cos^2\alpha} (&)

Для того, чтобы V_0^2 было наименьшим, необходимо, чтобы знаменатель дроби в правой части принимал как можно большее значение, так как величина числителя фиксирована.

Заметим, что tg\alpha *cos^2\alpha = sin\alpha *cos\alpha = \frac{1}{2} sin2\alpha, а также cos^2\alpha = \frac{1+cos2\alpha}{2} (формулы двойного угла).

Тогда

20tg\alpha*cos^2\alpha-15cos^2\alpha = 10sin2\alpha - 15(\frac{1+cos2\alpha}{2} ) = 10sin2\alpha - 7,5cos2\alpha - 7,5 = \sqrt{10^2+7,5^2} sin(2\alpha +\phi) - 7,5

(в последнем переходе воспользовались формулой вс аргумента).

Понятно, что максимальное значение sin(2\alpha +\phi) это 1. Тогда максимальное значение выражения \sqrt{10^2+7,5^2} sin(2\alpha +\phi) - 7,5 есть \sqrt{10^2+7,5^2} - 7,5 = 5.

Возвращаясь к выражению (&), имеем:

V_{0,min}^2 = \frac{200g}{5} = \frac{200*10}{5} = 400, отсюда V_{0,min} = 20 м/с.

0,0(0 оценок)
Популярные вопросы: Физика
Полный доступ
Позволит учиться лучше и быстрее. Неограниченный доступ к базе и ответам от экспертов и ai-bota Оформи подписку
logo
Начни делиться знаниями
Вход Регистрация
Что ты хочешь узнать?
Спроси ai-бота