Тело брошено с поверхности земли со скоростью 15 м/с под углом к горизонту. Чему равна скорость тела на высоте 10 м?
от

1 Ответ

дано:  
начальная скорость v0 = 15 м/с,  
высота h = 10 м,  
ускорение свободного падения g = 9.81 м/с².

найти:  
скорость тела на высоте 10 м.

решение:  
разобьем начальную скорость на горизонтальную и вертикальную компоненты. Пусть угол броска равен θ, тогда:

v0x = v0 * cos(θ) (горизонтальная компонента),  
v0y = v0 * sin(θ) (вертикальная компонента).

при движении тела вверх вертикальная скорость изменяется под воздействием силы тяжести. Вертикальная скорость v на высоте h определяется уравнением:

v_y^2 = v0y^2 - 2 * g * h.

подставим v0y:

v_y^2 = (v0 * sin(θ))^2 - 2 * g * h.

горизонтальная скорость остается постоянной:

v_x = v0 * cos(θ).

полная скорость v на высоте 10 м рассчитывается по формуле:

v = sqrt(v_x^2 + v_y^2).

так как мы не знаем угол θ, рассмотрим максимальную высоту, чтобы найти некоторую зависимость. Максимальная высота h_max достигается, когда вертикальная скорость становится равной нулю:

0 = v0y^2 - 2 * g * h_max.

при этом:

h_max = (v0 * sin(θ))^2 / (2 * g).

это уравнение можно использовать, но для упрощения, воспользуемся известным значением. Рассмотрим только вертикальную составляющую скорости на высоте 10 м, если m=1.

для простоты предположим, что тело бросается вертикально вверх (θ = 90°). Тогда:

v_y^2 = v0^2 - 2 * g * h, где v0 = 15 м/с.

v_y^2 = (15 м/с)^2 - 2 * 9.81 м/с² * 10 м  
       = 225 - 196.2  
       = 28.8.

v_y = sqrt(28.8) ≈ 5.37 м/с.

горизонтальная скорость (при θ = 0) будет просто 0. Таким образом, полная скорость на высоте 10 м будет равна вертикальной скорости:

v = v_y = 5.37 м/с.

ответ:  
скорость тела на высоте 10 м составляет approximately 5.37 м/с.
от