Ракета, запущенная вертикально вверх с поверхности земли, в течение 30 секунд двигается с ускорением 20 м/с2. Через 30 секунд после начала движения двигатели ракеты отключаются. Какой максимальной высоты достигнет ракета за время своего движения?
от

1 Ответ

дано:  
ускорение ракеты a = 20 м/с²  
время работы двигателей t = 30 с  
начальная скорость v0 = 0 м/с (ракета стартует с поверхности земли)  

найти:  
максимальную высоту h, которую достигнет ракета  

решение:  
1. Найдем высоту, которую ракета достигнет за первые 30 секунд работы двигателей. Для этого воспользуемся формулой для перемещения при равномерно ускоренном движении:

s = v0 * t + (1/2) * a * t^2

Подставим известные значения:

s = 0 * 30 + (1/2) * 20 * (30^2)  
s = 0 + (1/2) * 20 * 900  
s = 10 * 900  
s = 9000 м

Таким образом, ракета достигнет высоты 9000 метров через 30 секунд.

2. После отключения двигателей ракета будет двигаться вверх под действием силы тяжести. Ускорение будет равно -g, где g ≈ 9.81 м/с². Найдем конечную скорость ракеты на момент отключения двигателей:

v = v0 + a * t  
v = 0 + 20 * 30  
v = 600 м/с

3. Теперь определим, какое время ракета будет подниматься после отключения двигателей, пока не остановится. В этом случае начальная скорость будет равна 600 м/с, и она будет замедляться с ускорением g.

Используем формулу:

v = v0 - g * t'

где v = 0 (скорость на высшей точке), v0 = 600 м/с.

0 = 600 - 9.81 * t'  
9.81 * t' = 600  
t' = 600 / 9.81  
t' ≈ 61.17 с

4. Теперь найдем дополнительную высоту, которую ракета достигнет во время подъема после отключения двигателей. Используем ту же формулу для перемещения:

s' = v0 * t' - (1/2) * g * (t')^2  
s' = 600 * 61.17 - (1/2) * 9.81 * (61.17^2)  
s' = 600 * 61.17 - 4.905 * 3736.7689  
s' = 36702 - 18364.96  
s' ≈ 18337.04 м

5. Общая максимальная высота h будет равна сумме высоты, достигнутой за первые 30 секунд, и высоты, достигнутой после отключения двигателей:

h = s + s'  
h = 9000 + 18337.04  
h ≈ 27337.04 м

ответ:  
Максимальная высота, которую достигнет ракета, составляет примерно 27337.04 метра.
от