Домашние задания: Физика

Задача по кинематике

Дальность полёта камня, брошенного под углом α = 60◦ к горизонту, равна S = 17 м.

1. Найдите начальную скорость V0 камня.

Через некоторое время по траектории камня летит модель самолёта массой m = 1 кг с постоянной по величине скоростью V = V0/4.

2. В высшей точке траектории найдите вертикальную составляющую силы F, с которой воздух действует на модель самолёта.

Ускорение свободного падения g = 10 м/с2. Силу сопротивления воздуха в процессе полёта
камня считайте пренебрежимо малой. Точки старта и окончания полёта лежат в одной горизонтальной плоскости.

-------
Меня интересует 2 часть задачи, 1 я сделал. У меня есть ответ в виде сложной формулы, но я не понимаю как она выводится. Если потребуется формулу прикреплю. Помогите пожалуйста
1. Камень:
а) по горизонтали (ОХ)
S=V0*cos@*t
t=S/(V0*cos@) - формула 1.
--------------------
б) по вертикали (ОY)
V0*sin@*t-gt^2/2=h; h=0, так как камень в конце падает на начальную высоту =0
V0*sin@-gt/2=0
Подставляем значение t из формулы 1
V0*sin@-gS/(2V0*cos@)=0
V0^2=gS/(2sin@cos@)
V0=√(gS/sin(2@))=√(170*2/√3)=14,01 м/с
--------------------------------------------------------
на камень в верхней точке действует только сила тяжести, перпендикулярно скорости, то есть
R=(V0*cos@)^2/g - радиус кривизны в верхней точки для камня
R=(14,01*1/2)^2/10=4,9 м -значение R (2)
----------------------------------------

2. На самолётик в верхней точке траектории по вертикали действует сила тяжести (mg) и вертикальная составляющая силы F, с которой воздух действует на модель самолёта.
mg-F=ma - формула 3
--------------------------------
Так как в верхней точке траектори скорость самолётика по модулю не меняется, то по горизонтали на самолёт не действует сил или их сумма по горизонтали равна 0.
Так как скорость самолёта V = V0/4 направлена по горизонтали перпендикулярно результирующей силе ma, а траектория у камня и самолёта одинаковая, то радиус кривизны самолёта в верхней точке тоже равен R. И
a=V^2/R=V0^2/(16R) - формула 4.
-----------------------------------------------
Подставляя значение R (2) и формулу 4 (значение a) в формулу 3 получаем
mg-F=m*V0^2/(16*4,9)
F=m(g-V0^2/78,4)=1(10-14,01^2/78,4)=7,5 Н
-------------------------------------------------------------
Ответ: 14,01 м/с; 7,5 Н.
Айгуль Жартина
Айгуль Жартина
38 578
Лучший ответ
Ольга Барбашина Спасибо, все понял. Ответы верные
1. S = Vo^2*sin(2*α)/g, V = √(S*g/sin(2*α)) = √(17*9,8/(√3/2)) = 13,86 м/с.
2. В верхней точке траектории радиус кривизны R = √(V/g)
m*g - F = m*(Vo/4)^2/R = m*Vo/4^2/√(Vo/4*g)
|F| = |m*(g - (Vo/4)^2/√(Vo/4*g))| = |1*(10 - (13,86/4)^2/√(13,86/4*10)| = 10,4 H
Korvin 0_0 Doom
Korvin 0_0 Doom
57 376
Юлия Алборова R = √(V/g) - размерность этой величины [R]=√(м*с^2/(с*м))=√секунды,
а должна быть метр. По моему, вы опечатались в этой формуле, или нет?
Ольга Барбашина Вот ответ если поможет
1 не верно 100% ответ не 13.86 а 9,9м/с у вас пропала в формуле число. S*g/2*корень 3/2 у вас 2 пропала
Айгуль Жартина V =√(S*g/(2sin@*cos@))=√(S*g/sin(2*α))
Ничего не пропало 2sin@*cos@=sin(2@)
2*√3/2*1/2= √3/2
Только g=10 м/с по условию, а не 9,8.
V=14,01 м/с или 13,86 м/с (если g=9,8 м/с). Но не 9,9 м/с.