Номер 4, страница 62 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Авторы: Касьянов В. А.
Тип: Учебник
Издательство: Просвещение
Год издания: 2021 - 2025
Уровень обучения: углублённый
Цвет обложки: белый самолет и молнии изображены
ISBN: 978-5-09-103621-3
Популярные ГДЗ в 10 классе
Задачи. Параграф 15. Баллистическое движение. 2. Кинематика материальной точки. Механика - номер 4, страница 62.
№4 (с. 62)
Условие. №4 (с. 62)
скриншот условия

4. Мяч, брошенный под углом $45^{\circ}$ к горизонту, упруго отскочив от вертикальной стены, расположенной на расстоянии $\text{L}$ от точки бросания, ударяется о землю на расстоянии $\text{l}$ от стены. С какой начальной скоростью был брошен мяч?
Решение. №4 (с. 62)
Дано:
Угол броска: $\alpha = 45^\circ$
Расстояние до стены: $L$
Расстояние от стены до точки падения: $l$
Ускорение свободного падения: $g$
Найти:
Начальную скорость мяча: $v_0$
Решение:
Движение мяча является движением тела, брошенного под углом к горизонту. Разложим это движение на две составляющие: горизонтальную (вдоль оси Ox) и вертикальную (вдоль оси Oy). Начало координат поместим в точку бросания.
Начальные компоненты скорости:
Горизонтальная: $v_{0x} = v_0 \cos\alpha$
Вертикальная: $v_{0y} = v_0 \sin\alpha$
Уравнения движения для координат мяча в зависимости от времени $t$:
$x(t) = v_{0x} t = (v_0 \cos\alpha) t$
$y(t) = v_{0y} t - \frac{gt^2}{2} = (v_0 \sin\alpha) t - \frac{gt^2}{2}$
По условию, отскок от вертикальной стены является упругим. Это означает, что при столкновении со стеной вертикальная составляющая скорости мяча не изменяется, а горизонтальная составляющая меняет свой знак на противоположный, сохраняя свою величину. Таким образом, вертикальное движение мяча (подъем и падение) происходит точно так же, как если бы стены не было.
Найдем полное время полета мяча $T$. Это время, за которое мяч вернется на начальную высоту ($y=0$).
$y(T) = (v_0 \sin\alpha) T - \frac{gT^2}{2} = 0$
Поскольку нас интересует время всего полета ($T \neq 0$), мы можем разделить уравнение на $T$:
$(v_0 \sin\alpha) - \frac{gT}{2} = 0$
Отсюда полное время полета:
$T = \frac{2 v_0 \sin\alpha}{g}$
Теперь рассмотрим горизонтальное движение. Модуль горизонтальной скорости на протяжении всего полета остается постоянным и равным $v_{0x} = v_0 \cos\alpha$. Мяч сначала пролетает расстояние $L$ до стены, а после отскока — расстояние $l$ в обратном направлении. Суммарный путь, пройденный мячом в горизонтальном направлении, равен $L+l$.
Этот путь можно выразить через постоянную горизонтальную скорость и общее время полета:
$L+l = v_{0x} \cdot T = (v_0 \cos\alpha) \cdot T$
Подставим в это уравнение ранее найденное выражение для времени полета $T$:
$L+l = (v_0 \cos\alpha) \cdot \left(\frac{2 v_0 \sin\alpha}{g}\right)$
$L+l = \frac{v_0^2 \cdot 2 \sin\alpha \cos\alpha}{g}$
Используем тригонометрическую формулу двойного угла $ \sin(2\alpha) = 2 \sin\alpha \cos\alpha $:
$L+l = \frac{v_0^2 \sin(2\alpha)}{g}$
Из этого уравнения выразим искомую начальную скорость $v_0$:
$v_0^2 = \frac{g(L+l)}{\sin(2\alpha)}$
$v_0 = \sqrt{\frac{g(L+l)}{\sin(2\alpha)}}$
Подставим в полученную формулу заданное значение угла $\alpha = 45^\circ$:
$\sin(2 \cdot 45^\circ) = \sin(90^\circ) = 1$
Тогда:
$v_0 = \sqrt{\frac{g(L+l)}{1}} = \sqrt{g(L+l)}$
Ответ: $v_0 = \sqrt{g(L+l)}$
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 10 класс, для упражнения номер 4 расположенного на странице 62 к учебнику 2021 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению №4 (с. 62), автора: Касьянов (Валерий Алексеевич), ФГОС (старый) углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.