Тема . Механика. Динамика и Статика

.03 Движение с переменным ускорением

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела механика. динамика и статика
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#107017

Футболист наносит удар по мячу, лежащему на горизонтальной площадке. Через τ = 3 с  мяч падает на площадку на расстоянии S = 60 м  от точки старта.
1. Найдите tg α  , здесь α  – угол, который вектор начальной скорости мяча образует с горизонтом.
2. Найдите модуль V0  начальной скорости мяча. Ускорение свободного падения          2
g = 10 м/c  . Сопротивление воздуха считайте пренебрежимо малым.
Футболист наносит удар по мячу и сообщает ему начальную скорость V0  , направленную под углом α  к горизонту (      V0  и α  найдены Вами при ответах на вопросы 1 и 2 ). Мяч летит навстречу ветру, дующему вдоль поверхности земли с постоянной горизонтальной скоростью. Через некоторое время мяч возвращается в точку старта со скоростью 0,6V0  .
3. Найдите продолжительность T  такого полета. Силу сопротивления, с которой воздушный поток действует на мяч, считайте пропорциональной относительной скорости ⃗Fсопр = − k⋅ ⃗Vотн  , здесь k  – коэффициент пропорциональности, постоянная величина, ⃗Vотн  – скорость мяча относительно воздушного потока.

(«Физтех», 2025, 10)

Источники: Физтех, 2025, 10

Показать ответ и решение

1. Тангенс угла броска является отношением проекций начальной скорости броска:

      V0Y-
tgα = V0X

Выразим проекции наччальной скорости:

S = V0Xτ

      S
V0X = τ-

0 = V  τ − gτ-2
     0Y    2

      gτ-
V0Y = 2

Тогда:

      gτ2
tgα = --- = 0,75
       2S

2. Связь модуля начальной скорости и её проекций:

                  ∘ (--)----------
     ∘ -2-----2-      S- 2  (gτ)2
V0 =   V0X + V0Y =    τ   +   2   = 25 м/ с

3. Пусть ⃗U  – скорость ветра. Тогда скорость мяча относительно ветра:

⃗      ⃗   ⃗
VОТН = V − U

Сила сопротивления пропорциональна относительной скорости:

⃗FС ОПР = − k⃗VОТН = − k(V⃗− U⃗)

По второму закону Ньютона:

m Δ-⃗V-= m⃗g− k(⃗V − ⃗U) = m ⃗g+ kU⃗− k⃗V
  Δt

Заметим, что m ⃗g+ kU⃗  – постоянный вектор. Обозначим его за F⃗  . По модулю он равен:

    -mg-
F = sin α

Синус угла броска можем получить из тангенса:

       ---tgα----
sin α = ∘ tg2 α+ 1 = 0,6

Чтобы мяч вернулся в начальную точку ⃗F  и ⃗V
 0  должны быть направлены друг против друга. Домножая обе части уравнения на Δt  , получим:

mΔ ⃗V = ⃗F Δt− k⃗V Δt

Просуммируем выражение: т.к. итоговое перемещение равно нулю сумма ⃗V Δt =⃗0  , сумма Δt = T  , а сумма Δ ⃗V = ⃗V1 − ⃗V0  . Итого:

  ⃗     ⃗    ⃗
m V1 − m V0 = FT

Спроецируем на направление начальной скорости:

− mV1 − mV0 = − mg--T
                sinα

Отсюда:

T =  (V0-+-V1)sinα-= 1,6V0-sinα = 2,4 с
          g            g
Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!