Какова горизонтальная дальность полёта кирпича, брошенного с крыши, находящейся на высоте 25 метров от земли
Какова горизонтальная дальность полёта кирпича, брошенного с крыши, находящейся на высоте 25 метров от земли, с начальной скоростью 20 метров в секунду и под углом 30 градусов вверх от горизонтали?
08.12.2023 09:21
Пояснение: Для решения этой задачи мы будем использовать знания о движении тела под углом. Горизонтальная дальность полета тела можно вычислить, используя законы горизонтального и вертикального движения.
1. Для начала, разбиваем начальную скорость на горизонтальную и вертикальную составляющие. Горизонтальная составляющая скорости равна Vх = V * cos(θ), где V - начальная скорость, а θ - угол, образованный траекторией броска и горизонтом.
2. Затем, мы можем использовать уравнение вертикального движения, чтобы найти время полета тела до достижения земли. Уравнение задано так: h = V * t * sin(θ) - (g * t^2) / 2, где h - высота, t - время полета, g - ускорение свободного падения.
3. Зная время полета, можно вычислить горизонтальную дальность полета с помощью уравнения S = Vx * t.
Доп. материал:
Задано: высота h = 25 м, начальная скорость V = 20 м/с, угол θ = 30°.
Шаг 1: Вычисляем горизонтальную составляющую скорости: Vх = V * cos(θ) = 20 * cos(30°) ≈ 17.32 м/с.
Шаг 2: Вычисляем время полета:
h = V * t * sin(θ) - (g * t^2) / 2.
25 = 20 * t * sin(30°) - (9.8 * t^2) / 2.
Решая это уравнение получим t ≈ 2.55 сек.
Шаг 3: Вычисляем горизонтальную дальность полета:
S = Vx * t = 17.32 * 2.55 ≈ 44.20 метров.
Совет: Для понимания этой задачи, основное важно понять разложение начальной скорости на составляющие, а также использование уравнения движения по вертикали.
Закрепляющее упражнение: Какова горизонтальная дальность полета мяча, брошенного с площадки на высоте 10 метров над землей, со скоростью 15 метров в секунду и под углом 45 градусов от горизонтали? (Ускорение свободного падения равно 9.8 м/с²)
Пояснение: Для решения данной задачи нам понадобится знание о горизонтальном и вертикальном движении тела под действием гравитации.
Поскольку нам дана начальная скорость и угол, под которым брошен кирпич, мы можем разложить начальную скорость на горизонтальную и вертикальную составляющие. Горизонтальная составляющая скорости остается постоянной на протяжении всего полета.
Для того чтобы найти горизонтальную дальность полета, мы должны найти время полета тела. Так как вертикальное и горизонтальное движение тела являются независимыми, мы можем рассмотреть только вертикальное движение. Используя формулу времени полета вертикального движения тела, мы можем найти необходимую информацию.
Формула времени полета для вертикального движения: t = 2 * (V * sin(θ)) / g
Где V - начальная вертикальная составляющая скорости, θ - угол под которым брошен кирпич, g - ускорение свободного падения.
Подставляя известные значения в формулу, мы можем вычислить время полета тела.
Затем, используя полученное время полета и горизонтальную составляющую скорости, мы можем найти горизонтальную дальность полета тела по формуле: R = V * cos(θ) * t
Например:
Начальная скорость (V) = 20 м/с
Угол (θ) = 30 градусов
Высота (h) = 25 м
1. Найдем вертикальную составляющую начальной скорости (Vv):
Vv = V * sin(θ) = 20 * sin(30) ≈ 10 м/с
2. Найдем время полета тела (t):
t = 2 * (Vv) / g
где g ≈ 9.8 м/с^2 (ускорение свободного падения)
t = 2 * 10 / 9.8 ≈ 2.04 сек
3. Найдем горизонтальную составляющую начальной скорости (Vh):
Vh = V * cos(θ) = 20 * cos(30) ≈ 17.3 м/с
4. Найдем горизонтальную дальность полета (R):
R = Vh * t
R = 17.3 * 2.04 ≈ 35.29 м
Ответ: Горизонтальная дальность полета кирпича составляет примерно 35.29 метра.
Совет: Чтобы лучше понять данную задачу и подобные, важно хорошо овладеть навыками разложения начальной скорости на горизонтальную и вертикальную составляющие. Также полезно знать основные формулы для рассчета времени полета и горизонтальной дальности полета в задачах, связанных с горизонтальным и вертикальным движением тел.
Задание для закрепления:
Кирпич брошен с начальной скоростью 15 м/с под углом 45 градусов от горизонтали. Найдите вертикальную скорость и время полета кирпича, если начальная высота 10 метров от земли. Определите также горизонтальную дальность полета кирпича.