Question

Артиллерийское орудие расположено на горе высотой h. Снаряд вылетает из ствола со скоростью V0, направленной под углом α к горизонту. Пренебрегая сопротивлением воздуха, определите скорость снаряда в момент падения.

Answer 1

Ответ:

Нужно для начала определить время движения по ветви параболы. y=yo+voy*t+ayt^2/2

voy=vo*sina ; yo=h ; y=0 ay=-g

0=h+vo*sina*t-gt^2/2

Решаем это кв. уравнение относительно времени.

gt^2/2 - vo*sina*t - h=0

D=vo^2*sin^2(a) -4*g/2*(-h)=vo^2*sin^2(a) +2gh

Нас интересует один корень.

t=(vo*sina + sgrt(vo^2*sin^2(a) +2gh))/g

Движение по оси OX равномерное.

x=vo*cosa*t

Подставляем время.

x=vo*cosa* (vo*sina + sgrt(vo^2*sin^2(a) +2gh))/g

x=(vo^2*cosa*sina+vo*cosa*(sgrt(vo^2*sin^2(a) +2gh))/g

x=(vo^2*cosa*sina+sgrt(vo^4*cos^2(a)*sin^2(a) + 2gh*vo^2*cos^2(a))/g

Дальность полёта будет максимальной, если cosa*sina ; cos^2(a)*sin^2(a) ; cos^2(a)

при одном и том же значении угла будут максимальными.

cosa*sina=sin2a/2 - принимает макс. значение при sin2a=1 ; a=пи/4

cos^2a*sin^2a=sin^2(2a)/4 - аналогично, максимальное значение при sin^2(2a)=1 ; sin2a=sqrt(1)=1 ; a=пи/4

cos^2(a) - макс значение при cos^2(a)=1

cosa=1

a=0. При a=пи/4 ; cosa=srt(2)/2

Но значение выражения больше зависит от того слагаемого, который находится не под радикалом. От сюда заключаем,  что макс угол = 45%....

Answer 2

Для определения скорости снаряда в момент падения на землю, мы можем разделить движение снаряда на две составляющие: вертикальную и горизонтальную.

Поскольку предполагается, что сопротивление воздуха не учитывается, вертикальная составляющая движения будет определяться законами