Номер 3, страница 51 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 13. Движение с постоянным ускорением свободного падения. Глава 1. Кинематика точки и твёрдого тела - номер 3, страница 51.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Решение

Для ответа на этот вопрос рассмотрим движение тела, брошенного под углом к горизонту, как совокупность двух независимых движений: равномерного по горизонтали и равноускоренного (с ускорением $\vec{g}$) по вертикали. Сопротивление воздуха не учитываем.

В наивысшей точке траектории

Наивысшая точка траектории — это точка максимального подъема тела. В этой точке вертикальная составляющая скорости тела ($v_y$) обращается в нуль. Тело на мгновение прекращает подниматься и еще не начало падать.

Горизонтальная составляющая скорости ($v_x$) на протяжении всего полета остается постоянной, так как по горизонтали на тело не действуют силы.

Поскольку в наивысшей точке вертикальная составляющая скорости равна нулю ($v_y = 0$), полная скорость тела $\vec{v}$ в этой точке равна его горизонтальной составляющей: $\vec{v} = \vec{v_x}$. Вектор, направленный по горизонтали, образует с горизонтом угол, равный нулю.

Ответ: В наивысшей точке траектории скорость тела направлена горизонтально, то есть под углом $0^\circ$ к горизонту.

В конечной точке траектории

Будем считать, что конечная точка траектории находится на той же высоте, что и точка броска. В этом случае траектория (парабола) симметрична относительно вертикальной оси, проходящей через наивысшую точку.

В силу симметрии, скорость тела в конечной точке по модулю будет равна начальной скорости. Горизонтальная составляющая скорости ($v_x$) останется той же, что и в начале. Вертикальная составляющая скорости ($v_y$) будет равна по модулю начальной вертикальной составляющей, но направлена в противоположную сторону — вниз.

Если тело было брошено под углом $\alpha$ к горизонту, то его начальный вектор скорости $\vec{v_0}$ составлял угол $\alpha$ с горизонталью. В конечной точке вектор скорости $\vec{v}$ будет составлять с горизонталью такой же по величине угол $\alpha$, но будет направлен под горизонт. Математически это соответствует углу $-\alpha$.

Ответ: В конечной точке траектории (на той же высоте, что и точка броска) скорость тела направлена под тем же углом к горизонту, что и в начале, но вниз (под горизонт). Если начальный угол броска был $\alpha$, то конечный угол будет равен $-\alpha$.