С какой начальной скоростью надо бросить вертикально вверх камень, чтобы на высоте h он побывал с интервалом времени τ?
от

1 Ответ

дано:  
h (высота),  
τ (интервал времени),  
g = 9.81 м/с² (ускорение свободного падения).

найти:  
v0 (начальная скорость).

решение:  
1. Для камня, брошенного вертикально вверх, высота h при времени t определяется уравнением движения:  
h = v0 * t - (1/2) * g * t².  

2. Если камень находится на высоте h в момент t1 и t2, то:  
t2 = t1 + τ.  

3. Подставим t2 в уравнение для высоты:  
h = v0 * (t1 + τ) - (1/2) * g * (t1 + τ)².  

4. У нас есть два уравнения для высоты h:
- h = v0 * t1 - (1/2) * g * t1² (1)
- h = v0 * (t1 + τ) - (1/2) * g * (t1 + τ)² (2)

5. Приравняем обе формулы для h:  
v0 * t1 - (1/2) * g * t1² = v0 * (t1 + τ) - (1/2) * g * (t1 + τ)².

6. Упростим это уравнение:  
v0 * t1 - v0 * (t1 + τ) = -(1/2) * g * (t1 + τ)² + (1/2) * g * t1².  
-v0 * τ = -(1/2) * g * ((t1 + τ)² - t1²).  

7. Раскроем скобки:  
(t1 + τ)² - t1² = t1² + 2 * t1 * τ + τ² - t1² = 2 * t1 * τ + τ².  

8. Вставим это обратно в уравнение:  
-v0 * τ = -(1/2) * g * (2 * t1 * τ + τ²).  

9. Упростим:  
v0 * τ = (1/2) * g * (2 * t1 * τ + τ²).  
v0 = (1/2) * g * (2 * t1 + τ).

10. Теперь необходимо выразить t1 через h и v0:  
t1 = (v0 - √(v0² - 2gh)) / g.  

11. Подставим t1 в выражение для v0:  
v0 = (1/2) * g * (2 * ((v0 - √(v0² - 2gh)) / g) + τ).

12. Решив данное выражение, можно получить начальную скорость v0, учитывая высоту h и интервал времени τ.

ответ: начальная скорость v0 зависит от высоты h и интервала времени τ по формуле v0 = (1/2) * g * (2 * t1 + τ), где t1 = (v0 - √(v0² - 2gh)) / g.
от