ВУЗы и колледжи

Помогите. нужно решение задачи по кинематике

Дальность полета снаряда равна максимальной высоте. Под каким углом к горизонту произведен выстрел
Пусть снаряд запущен со скоростью v₀ под углом α к горизонту. За начало отсчёта берём точку старта, ось x горизонтально в направлении полёта снаряда, ось y вертикально вверх.

Уравнения движения:
x(t) = v₀cos(α)t
v_x(t) = v₀cos(α)
y(t) = v₀sin(α)t − gt²/2
v_y(t) = y' = v₀sin(α) − gt

Найдём максимальную высоту H и максимальную дальность L полёта:
а) максимальная высота достигается в момент t₁, когда вертикальная проекция скорости равна нулю:
v₀sin(α) − gt₁ = 0
⇒ t₁ = v₀sin(α)/g
H = y(t₁) = v₀sin(α)·v₀sin(α)/g − g(v₀sin(α)/g)²/2 = v₀²sin²(α)/(2g)

б) максимальная дальность достигается в момент t₂, когда y=0 (но t≠0):
v₀sin(α)t₂ − gt₂²/2
t₂ = 2v₀sin(α)/g (= 2t₁)
L = x(t₂) = v₀cos(α)·2v₀sin(α)/g = 2v₀²sin(α)cos(α)/g = v₀²sin(2α)/g

По условию H=L:
v₀²sin²(α)/(2g) = 2v₀²sin(α)cos(α)/g
Отсюда tg(α) = 4
⇒ α = arctg(4) ≈ 76°.

ОТВЕТ: α = arctg(4) ≈ 76°.

P. S. Формулу для H можно найти и чуть проще, с использованием закона сохранения механической энергии.

Максимальная высота H достигается в тот момент, когда v_y = 0 ⇒ v = v_x = v₀cos(α), тогда
mv₀²/2 = m(v₀cos(α))²/2 + mgH
⇒ H = v₀²(1−cos²(α))/(2g) = v₀²sin²(α)/(2g)
Герман Штипс
Герман Штипс
29 514
Лучший ответ
Под углом 0 градусов. Дальность полета 0 и высота тоже 0. Есть и второе решение. Приблизительно 63,5 градуса.
tgA=h/h/2=2
A примерно 64 градуса.
Ivan Kudryavtzev
Ivan Kudryavtzev
19 213