С какой меньшей исходной скоростью необходимо кинуть камень, чтоб попасть в

С какой меньшей исходной скоростью необходимо кинуть камень, чтоб попасть в цель, расположенную на вышине 15 м и на расстоянии 20 м по горизонтали от точки бросания?
Значение g принять равным 10 м/с2

Задать свой вопрос
1 ответ

Задачка на бросок под углом к горизонту. Уравнения движения камня:

 x = V_0tcos\alpha\\ y = V_0tsin\alpha - \fracgt^22

По условию, линия движения камня проходит через точку с координатами  x = 20 и  y = 15.

Имеем систему:

 \left \ V_0tcos\alpha=20 \atop V_0tsin\alpha-\fracgt^22=15 \right.

Из первого уравнения выразим время  t и подставим во второе уравнение:

 \left \ t = \frac20V_0cos\alpha \atop \frac20V_0sin\alphaV_0cos\alpha-\frac20^2g2V_0^2cos^2\alpha = 15 \right.

Преобразуем второе уравнение:

 \left \ t = \frac20V_0cos\alpha \atop 20tg\alpha-\frac200gV_0^2cos^2\alpha = 15

Из второго уравнения несложно выразить  V_0^2 :

 V_0^2 = \frac200g(20tg\alpha-15)cos^2\alpha   = \frac200g20tg\alpha*cos^2\alpha-15cos^2\alpha     (amp;)

Для того, чтоб  V_0^2 было минимальным, нужно, чтоб знаменатель дроби в правой доли воспринимал как можно большее значение, так как величина числителя фиксирована.

Заметим, что  tg\alpha *cos^2\alpha  = sin\alpha *cos\alpha = \frac12 sin2\alpha  , а также  cos^2\alpha = \frac1+cos2\alpha2   (формулы двойного угла).

Тогда

 20tg\alpha*cos^2\alpha-15cos^2\alpha = 10sin2\alpha - 15(\frac1+cos2\alpha2  ) = 10sin2\alpha - 7,5cos2\alpha - 7,5 = \sqrt10^2+7,5^2 sin(2\alpha +\phi) - 7,5

(в последнем переходе пользовались формулой вспомогательного довода).

Понятно, что максимальное значение  sin(2\alpha +\phi)  это 1. Тогда максимальное значение выражения  \sqrt10^2+7,5^2 sin(2\alpha +\phi) - 7,5  есть  \sqrt10^2+7,5^2  - 7,5 = 5 .

Ворачиваясь к выражению (amp;), имеем:

 V_0,min^2  = \frac200g5 = \frac200*105 = 400 , отсюда  V_0,min   = 20 м/с.

, оставишь ответ?
Имя:*
E-Mail:


Добро пожаловать!

Для того чтобы стать полноценным пользователем нашего портала, вам необходимо пройти регистрацию.
Зарегистрироваться
Создайте собственную учетную запить!

Пройти регистрацию
Авторизоваться
Уже зарегистрированны? А ну-ка живо авторизуйтесь!

Войти на сайт