Рассмотрим задачу: Аня отбивает волан, который после удара об ракетку приобретает начальную скорость 20 м/с и находится на высоте 2,5 м. Нужно найти высоту, на которую поднимется волан относительно земли, то есть максимальную точку его полёта.
Шаг 1: Определение условий задачи
- Начальная высота волана: \( h_0 = 2,5\,м \)
- Начальная скорость при ударе: \( v_0 = 20\,м/с \)
- Ускорение свободного падения: \( g = 10\,м/с^2 \)
Шаг 2: Использование формулы для определения максимальной высоты
При вертикальном движении тела под действием силы тяжести, максимальная высота достигается, когда скорость равна нулю.
Формула для определения высоты в конкретный момент времени при заданной начальной скорости: \[ v^2 = v_0^2 - 2g(h - h_0) \] Где:
- \(v\) — скорость при достижении максимальной высоты = 0 (так как на вершине движение меняется с вверх на вниз),
- \(h\) — искомая максимальная высота,
- \(v_0\) — начальная скорость.
Перепишем уравнение для поиска \(h\): \[ 0 = v_0^2 - 2g(h - h_0) \]
Решим относительно \(h\): \[ h - h_0 = \frac{v_0^2}{2g} \] \[ h = h_0 + \frac{v_0^2}{2g} \]
Шаг 3: Подставляем значения
\[ h = 2,5 + \frac{20^2}{2 \times 10} \]
Вычислим: \[ h = 2,5 + \frac{400}{20} = 2,5 + 20 = 22,5\,м \]
Итог:
Максимальная высота подъёма волана относительно земли — 22,5 м.
Если нужно округлить до десятых, ответ уже в нужном виде: 22,5 метра.