Вадим так наловчился бросать камни, что они могут проскакать пару раз, прежде чем утонуть. под каким углом улетит камень, если при касании воды угол между поверхностью и направлением скорости был γ=30? в нашей модели можно считать, что между камнем и водой существует коэффициент трения μ=0,1, камень в процессе не вращается, вертикальная компонента импульса в процессе прыжка не меняется. время прыжка считать пренебрежимо малым.
камень массой m в момент удара об воду имеет скорость v.
вертикальная компонента импульса - m*v*sin( γ )
горизонтальная компонента импульса m*v*cos( γ )
под действием вертикальной силы реакции опоры N в течении времени t
вертикальный импульс изменился и стал равен m*v*sin( γ )
изменение вертикальной составляющей импульса
m*v*sin( γ ) - ( - m*v*sin( γ )) = 2*m*v*sin( γ )= <N> * t где <N> - среднее значение силы реакции опоры за время t
если есть сила N, то есть и сила трения T
изменение горизонтальной составляющей импульса
m*u - m*v*cos( γ ) = <T> * t = - μ * <N> * t = - μ * 2*m*v*sin( γ )
где u - горизонтальная составляющая скорости после отскока, <T> - среднее значение силы трения за время t
в итоге получаем u = v*cos( γ ) - μ * 2*v*sin( γ )=v*(cos( γ ) - μ * 2*sin( γ ))
тангенс угла при отскоке от воды
tg(alpha)= v*sin( γ ) / u = v*sin( γ ) / (v*(cos( γ ) - μ * 2*sin( γ )))
tg(alpha)= sin( γ ) / (cos( γ ) - μ * 2*sin( γ )) = sin( 30 ) / (cos( 30 ) - 0,1 * 2*sin( 30 ))
tg(alpha) = 0,652719867 = tg(33,13328288) ~ tg(33)
ответ ~ 33 градусов
1) проекция импульса силы в вертикальном направлении Fy*t=2mVy=2mVo*sina
2) проекция изменения импульса в горизонтальнм направлении
Fтр*t=mVo*cosa-m*V*cоsb Vcosb=Vy*ctgb Fтр=k*N=k*Fy
разделим (1) на (2)
1\k=2m*Vo*sina/ mVo(cоsa-sina*ctgb)
ctgb=(cosa-2ksina)\sina=ctga-2k=1,532
b=arcctg1,53=33 градуса к горизонту - ответ