Камень бросили с горизонтальной поверхности земли под углом а=30 градусов. Максимальная скорость камня во время полета равна 16 м/с. На какую максимальную высоту поднялся камень?
где: m - масса камня, g - ускорение свободного падения, h - максимальная высота подъема камня, v - скорость камня в точке максимального подъема, v_0 - начальная скорость камня, a - угол броска камня.
Из условия задачи известно, что начальная скорость v0=16 м/с v_0 = 16 \, м/с v0=16м/с и угол броска a=30∘=π6 рад a = 30^{\circ} = \frac{\pi}{6} \, рад a=30∘=6πрад.
Также известно, что ускорение свободного падения g=9.81 м/с2 g = 9.81 \, м/с^2 g=9.81м/с2.
Таким образом, выразим максимальную высоту подъема камня:
Для нахождения максимальной высоты подъема камня воспользуемся уравнением энергии:
mgh+12mv2=12m(v0)2 mgh + \frac{1}{2} mv^2 = \frac{1}{2} m(v_0)^2 mgh+21 mv2=21 m(v0 )2
где:
m - масса камня,
g - ускорение свободного падения,
h - максимальная высота подъема камня,
v - скорость камня в точке максимального подъема,
v_0 - начальная скорость камня,
a - угол броска камня.
Из условия задачи известно, что начальная скорость v0=16 м/с v_0 = 16 \, м/с v0 =16м/с и угол броска a=30∘=π6 рад a = 30^{\circ} = \frac{\pi}{6} \, рад a=30∘=6π рад.
Также известно, что ускорение свободного падения g=9.81 м/с2 g = 9.81 \, м/с^2 g=9.81м/с2.
Таким образом, выразим максимальную высоту подъема камня:
mgh+12mv2=12m(v0)2 mgh + \frac{1}{2} mv^2 = \frac{1}{2} m(v_0)^2
mgh+21 mv2=21 m(v0 )2
mgh=12m(v0)2−12mv2 mgh = \frac{1}{2} m(v_0)^2 - \frac{1}{2} mv^2
mgh=21 m(v0 )2−21 mv2
h=12(v0)2−v2g h = \frac{1}{2} \frac{(v_0)^2 - v^2}{g}
h=21 g(v0 )2−v2
Подставим известные значения:
h=12(16)2−(16⋅sin(30))29.81 h = \frac{1}{2} \frac{(16)^2 - (16\cdot\sin(30))^2}{9.81}
h=21 9.81(16)2−(16⋅sin(30))2
h=12256−649.81 h = \frac{1}{2} \frac{256 - 64}{9.81}
h=21 9.81256−64
h=121929.81 h = \frac{1}{2} \frac{192}{9.81}
h=21 9.81192
h≈9.81 м h ≈ 9.81 \, м
h≈9.81м
Таким образом, максимальная высота подъема камня равна примерно 9.81 метра.