Дети играют с небольшим мячом. Цель игры: попасть мячом в точку на стене. Расстояние от игрока до стены 5,9, а точка находится на высоте 2,86 м. Какую начальную скорость нужно придать мячу, чтобы выиграть, если угол броска к горизонту равен 45°? Прими = 9,8м/с². Сопротивление воздуха и размеры мяча не учитывать. Ответ округли до десятых долей.
Задача решается в рамках двумерного движения с заданным углом 45° и без сопротивления воздуха.
Дано:
- горизонтальная дальность до стены x = 5,9 м
- высота точки на стене y = 2,86 м
- угол броска θ = 45°
- g = 9,8 м/с²
1) Разложим начальную скорость v0 на компоненты:
- v0x = v0 cos 45° = v0/√2
- v0y = v0 sin 45° = v0/√2
2) Уравнения движения (без сопротивления воздуха):
- x(t) = v0x t = (v0/√2) t
- y(t) = v0y t - (1/2) g t² = (v0/√2) t - 4,9 t²
3) Найдём момент времени t, когда шар достигнет стены: x(t) = 5,9
- t = x / v0x = 5,9 / (v0/√2) = 5,9√2 / v0
4) В этот момент подставим в y(t):
- y = (v0/√2) t - 4,9 t²
- Заметим, что (v0/√2) t = v0/√2 · (5,9√2 / v0) = 5,9
- Значит y = 5,9 - 4,9 t²
5) Найдём t² из t = 5,9√2 / v0:
- t² = (5,9√2 / v0)² = (5,9)² · 2 / v0² = 69,62 / v0²
6) Подставим в выражение для y:
- y = 5,9 - 4,9 · (69,62 / v0²) = 5,9 - 341,138 / v0²
7) Упорядочим по условию y = 2,86:
- 2,86 = 5,9 - 341,138 / v0²
- 341,138 / v0² = 5,9 - 2,86 = 3,04
- v0² = 341,138 / 3,04 ≈ 112,216
- v0 ≈ √112,216 ≈ 10,59 м/с
8) Округлим до десятых: v0 ≈ 10,6 м/с
Ответ: примерно 10,6 м/с.