мяч брошенный пол углом 60 градусов к горизонту достиг максимальной высоты 17,3 м какова дальность и время полета мяча
Задача: мяч брошен под углом 60° к горизонту достигает максимальной высоты 17,3 м. Найти дальность полета (горизонтальный пробег) и время полета. Игнорируем сопротивление воздуха; мяч запускается с земли и приземляется на ту же высоту.
Поток решения (пошагово)
1) Связь максимальной высоты с начальной скорости
- Формула максимальной высоты: H = (v0^2 sin^2 θ) / (2g)
- Здесь H = 17,3 м, θ = 60°, g = 9,81 м/с^2.
- Решаем по v0:
v0^2 = (2 g H) / sin^2 θ
sin 60° = √3/2, sin^2 60° = 3/4
v0^2 = (2 × 9,81 × 17,3) / (3/4) = 339,426 × (4/3) ≈ 452,57
v0 ≈ √452,57 ≈ 21,28 м/с
2) Компоненты начальной скорости
- Горизонтальная: v0x = v0 cos θ, cos 60° = 1/2 → v0x ≈ 21,28 × 0,5 ≈ 10,64 м/с
- Вертикальная: v0y = v0 sin θ, sin 60° ≈ 0,8660 → v0y ≈ 21,28 × 0,8660 ≈ 18,41 м/с
3) Время полета
- Общее время полета для движения к той же высоте: T = 2 v0 sin θ / g = 2 v0y / g
- T ≈ 2 × 18,41 / 9,81 ≈ 36,82 / 9,81 ≈ 3,75 с
- Время подъема до максимальной высоты t_up = v0y / g ≈ 18,41 / 9,81 ≈ 1,88 с; удвоение даёт T ≈ 3,75 с.
4) Дальность полета (горизонтальный пробег)
- Range R = v0x × T
- R ≈ 10,64 × 3,75 ≈ 39,9 м
Проверка (на всякий случай)
- Подставим найденные значения обратно в формулу высоты:
H = (v0^2 sin^2 θ) / (2g) ≈ (452,57 × 0.75) / (19,62) ≈ 339,43 / 19,62 ≈ 17,3 м. Совпадает.
Итоговые результаты
- Время полета T ≈ 3,75 секунд
- Дальность полета R ≈ 39,9 метров
Примечание
- Результаты получены при условии отсутствия сопротивления воздуха и одинаковой высоты старта и приземления. Если высоты старта и приземления различны, формула времени полета и дальности изменятся.