Тело свободно падает с высоты 180 м. Разделите эту высоту на два таких участка, чтобы тело проходило их за равные промежутки времени. Чему равны длины этих участков?
от

1 Ответ

дано:  
h_total = 180 м (общая высота)  
g = 9,81 м/с² (ускорение свободного падения)

найти:  
s1 и s2 (длину двух участков, чтобы тело проходило их за равные промежутки времени)  
t1 и t2 (время движения на каждом участке)

решение:  
1. Обозначим длины участков как s1 и s2. Поскольку нужно, чтобы тело проходило эти участки за равное время, обозначим это время как t.

Пусть s1 = s и s2 = s. Тогда:

s + s = h_total  
2s = 180  
s = 90 м

Теперь у нас есть два участка по 90 м.

2. Теперь найдем время, за которое тело падает с высоты 90 м. Используем уравнение для свободного падения:

h = (1/2) * g * t^2

Для первого участка (s1 = 90 м):

90 = (1/2) * 9,81 * t1²  
90 = 4,905 * t1²  
t1² = 90 / 4,905  
t1² ≈ 18,35  
t1 ≈ √18,35  
t1 ≈ 4,29 с

3. Поскольку время на обоих участках одинаковое, имеем:

t2 = t1 ≈ 4,29 с

Теперь проверим, что сумма времени на эти два участка равна общему времени падения с высоты 180 м:

Для общего времени падения с высоты 180 м:

180 = (1/2) * 9,81 * t_total²  
t_total² = 180 / 4,905  
t_total² ≈ 36,68  
t_total ≈ √36,68  
t_total ≈ 6,06 с

Так как t1 = t2 = 4,29 с, то общее время падения на каждый участок будет равно:

t_total = t1 + t2 = 4,29 + 4,29 = 8,58 с.

Это больше, чем t_total, следовательно, мы допустили ошибку в расчетах. Решим задачу правильно, используя правильную формулу:

Разделим высоту на два участка так, чтобы тело проходило их за равные промежутки времени:

Обозначим первую часть высоты как s1 и вторую как s2. У нас есть условие:

s1 + s2 = h_total

и

t1 = t2

Для времени падения с высоты h, используем формулу:

h = (1/2) * g * t².

Пусть s1 = x, тогда s2 = h_total - x.

Тогда:

x = (1/2) * g * t1²  
(h_total - x) = (1/2) * g * t2².

Поскольку t1 = t2, можем записать:

x = (1/2) * g * t²  
(h_total - x) = (1/2) * g * t².

Сложим оба уравнения:

h_total = (1/2) * g * t² + (1/2) * g * t²  
h_total = g * t².

Подставляем h_total:

180 = 9,81 * t²  
t² = 180 / 9,81  
t² ≈ 18,35  
t ≈ √18,35  
t ≈ 4,29 с.

Подставляем обратно для нахождения s1 и s2:

s1 = (1/2) * g * t1² = (1/2) * 9,81 * (4,29)²  
s1 ≈ 90 м.  

s2 тоже будет равно 90 м.

ответ:  
Длина каждого участка равна 90 м.
от