Тема . ШВБ (Шаг в будущее)

Алгебраические текстовые задачи на ШВБ

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела швб (шаг в будущее)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#69312

Во всем мире популярна игра в хоккей. Многое в игре зависит от вратаря. Для отработки навыков вратарей и обеспечения тренировочного процесса, который бы не зависел от других игроков, создали шайбомет. Автомат можно настроить так, чтобы он выбрасывал шайбы с заданной временной частотой, скоростью и под определенным углом.

Пусть линия ворот находится на расстоянии 25 м от центральной точки O  хоккейной площадки. Автомат установлен на расстоянии d =16  м от точки O  по направлению к воротам, скорость выброса шайбы равна V0 = 20  м/c. Броски производятся в плоскости, перпендикулярной поверхности льда и линии ворот. При этом для обеспечения безопасности траектория вылетающих шайб должна, с одной стороны, находиться не выше прямой линии, соединяющей центр ледовой площадки O  с точкой, находящейся в плоскости полета шайб, в плоскости ворот, и на расстоянии одного метра от поверхности льда, а с другой стороны — должна пересекать плоскость ворот по нисходящей ветви траектории.

PIC

Определите максимально возможное значение тангенса угла, под которым могут вылетать шайбы из шайбомета, если траектория движения шайбы, рассматриваемой как материальная точка, в плоскости ее полета в системе координат с центром в O  и осью абсцисс, направленной вдоль поверхности льда, описывается уравнениями

({ x =d +V0tcosα
(            gt2
  y =V0tsinα − 2

Для упрощения вычислений можно считать, что ускорение свободного падения g = 10  м/c2
 .

Источники: ШВБ-2023, 11.6 (см. olymp.bmstu.ru)

Показать ответ и решение

Введем систему координат с центром в точке O.  Ось абсцисс направим к линии ворот.

Выразим время из первого уравнения системы и подставим во второе

                   ( x − d )2
     V0(x− d)     g V0cosα               g( x − d )2
y(x)= -V0cosα-sin α− -----2-----= (x− d)tgα − 2 V0cosα

                       2
y(x)=(x− d)tgα − g⋅ (x−2d)-⋅(1+ tg2α)
                2   V0

Чтобы шайба была ниже условной линии для любого значения x,  требуется выполнение условия

x-≥ y(x)
25

x
25 − y(x)≥ 0

для любого x ∈[16;25].  Поскольку траектория вылетающих шайб должна пересекать плоскость ворот по нисходящей ветви траектории, то неравенство

                      2
-x − (x− d)tgα + g⋅ (x−2d)-⋅(1+ tg2α)≥ 0
25             2   V0

должно выполняться для всех x.

Перепишем неравенство в более удобном виде и учтем, что выполнение этого неравенства возможно лишь при неположительном дискриминанте.

g  (x-− d)2     2         (     1-)  -d
2 ⋅  V20  ⋅(1+tg α)− (x− d) tgα− 25 + 25 ≥ 0

   (       )2
D = tgα −-1   − 4⋅-d ⋅ g⋅-12-⋅(1+ tg2α)≤0
         25      25  2 V0

Подставляем g = 10  м/c2

(     1 )2  4d      2
 tgα − 25  − 5V20 (1+tg α)≤ 0

 ′  (  )  (       )(        )
D-=  -1  − 1 −-4d2  -12 −-4d2
4    25       5V0   25   5V0

D′  -4d  1--  4d-(   -4d)   4d- 626  (-4d )2
4 = 5V20 ⋅252 + 5V02 1− 5V20  = 5V20 ⋅625 − 5V02

Подставляем d= 16  м, V0 = 20  м/с

               (     )2        (      )
D′ = 4⋅16-⋅ 626-− 4⋅16-  = --4--- 626-− 4 = -4⋅606⋅2--
 4   5⋅400  625    5⋅400     25 ⋅252   5       252 ⋅25⋅5⋅2

Теперь посчитаем сам tgα

     ( 1    2 ∘ 1212) ( 121)   5± 2√121,2
tgα=  25 ±25⋅5  -10- ∕  125- = ---121---

Значит, максимально возможное значение tg α  равно    √----
5+2121121,2.

Ответ:

 5-+2√121,2
    121

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!