Камень был брошен под углом 45° к горизонту с высоты 2,1 м и упал на расстоянии 42 м от места бросания по горизонтали. Какова начальная скорость камня?
от

1 Ответ

Дано:
- угол броска α = 45°
- высота h = 2,1 м
- горизонтальное расстояние S = 42 м
- g = 9,81 м/с² (ускорение свободного падения)

Найти:
- начальная скорость V0 камня.

Решение:

1. Разложим начальную скорость на горизонтальную и вертикальную компоненты:

V0x = V0 * cos(α)  
V0y = V0 * sin(α)

Поскольку угол α = 45°, то cos(45°) = sin(45°) = √2/2.

Таким образом,
V0x = V0 * √2/2  
V0y = V0 * √2/2

2. Найдем время полета t. Для этого воспользуемся уравнением движения по вертикали:

h = V0y * t - (g * t²) / 2

Подставим значения:

2,1 = (V0 * √2/2) * t - (9,81 * t²) / 2

Умножим уравнение на 2, чтобы избавиться от дробей:

4,2 = V0 * √2 * t - 9,81 * t²

3. Теперь выразим t через S. Используем уравнение для горизонтального движения:

S = V0x * t

Здесь S = 42 м, подставляем:

42 = (V0 * √2/2) * t

Выразим t:

t = 42 / (V0 * √2/2)  
t = 84 / (V0 * √2)

4. Подставим значение t в уравнение для высоты:

4,2 = V0 * √2 * (84 / (V0 * √2)) - 9,81 * (84 / (V0 * √2))²

Упрощаем уравнение:

4,2 = 84 - 9,81 * (84² / (2 * V0²))

Теперь выразим V0²:

9,81 * (84² / (2 * V0²)) = 84 - 4,2  
9,81 * (84² / (2 * V0²)) = 79,8

Умножим обе стороны на 2 * V0²:

9,81 * 84² = 159,6 * V0²

Теперь выразим V0²:

V0² = 9,81 * 84² / 159,6

5. Теперь найдем V0:

V0 = √(9,81 * 84² / 159,6)

Вычислим значение:

9,81 * 84² = 9,81 * 7056 ≈ 69369,36  
159,6 * V0² = 159,6  

V0² = 69369,36 / 159,6 ≈ 434,51  
V0 = √434,51 ≈ 20,83 м/с

Ответ:
Начальная скорость камня составляет примерно 20,83 м/с.
от