Яблоко начинает свободно падать с высоты Н. В тот же момент из пружинного пистолета, расположенного на поверхности земли на расстоянии L от яблока, стреляют в яблоко под углом к горизонту. Начальная скорость пули v0 Под каким углом к горизонту надо прицелиться, чтобы попасть в яблоко? При какой скорости пули она сможет попасть в яблоко до его падения на землю?
от

1 Ответ

Дано:
- высота яблока H (м)
- расстояние до пистолета L (м)
- начальная скорость пули v0 (м/с)

Найти:
- угол стрельбы θ (градусы)
- минимальную скорость пули v0 (м/с), при которой пуля попадает в яблоко до его падения на землю

Решение:

1. Яблоко падает свободно, поэтому его высота h1 в момент времени t будет:
h1 = H - (g * t^2) / 2
где g = 9.81 м/с² — ускорение свободного падения.

2. Пуля движется под углом θ с начальной скоростью v0. Ее координаты в момент времени t:
x2 = v0 * cos(θ) * t
y2 = v0 * sin(θ) * t - (g * t^2) / 2

3. Условия попадания в яблоко:
x2 = L
y2 = H - (g * t^2) / 2

Подставляем x2:
L = v0 * cos(θ) * t

Из этого уравнения выразим время t:
t = L / (v0 * cos(θ))

4. Подставим t в уравнение для y2:
y2 = v0 * sin(θ) * (L / (v0 * cos(θ))) - (g * (L / (v0 * cos(θ)))^2) / 2

Упрощаем:
y2 = L * tan(θ) - (g * L^2) / (2 * v0^2 * cos^2(θ))

5. Подставим y2 = H:
H = L * tan(θ) - (g * L^2) / (2 * v0^2 * cos^2(θ))

6. Перепишем уравнение для вычисления угла θ:
H + (g * L^2) / (2 * v0^2 * cos^2(θ)) = L * tan(θ)

Это уравнение можно решать численно для нахождения угла θ.

Теперь для нахождения минимальной скорости пули v0:

7. Подставим t из уравнения L = v0 * cos(θ) * t в уравнение для y2:
H = (v0 * sin(θ) * L) / (v0 * cos(θ)) - (g * (L^2 / (v0 * cos(θ)))^2) / 2

8. Упростим уравнение для v0:
H = L * tan(θ) - (g * L^2) / (2 * v0^2 * cos^2(θ))

9. Перепишем для v0:
v0^2 = (g * L^2) / (2 * (L * tan(θ) - H) * cos^2(θ))

Ответ: Таким образом, для нахождения необходимого угла θ и минимальной скорости v0 можно использовать приведенные уравнения. Ответы будут зависеть от конкретных значений H и L, которые нужно подставить для численного решения.
от