Question

Жонглер бросает шарик и, когда тот достигает половины от его максимальной высоты, бросает точно так же следующий. Сколько шариков будет в воздухе в момент приземления первого из них?

Answer 1

Определим, сколько времени первый шарик находится  в воздухе до своего приземления.
Шарик, брошенный вертикально вверх со скоростью Vнач, совершает равноускоренное движение в поле тяготения Земли, где на него действует постоянное ускорение g, направленное вертикально вниз.
На первом этапе ускорение g направлено против начальной скороcти шарика, при этом скорость шарика уменьшается в зависимости от времени движения:
V = Vнач – gt. (1)
За время подъема t под  шарик достигает максимальной высоты Н, которая подсчитывается по формуле:
H= Vнач * t под– g tподв квадрате/2. (2)
Учитывая, что в верхней точке подъема скорость шарика равна 0, находим время подъема шарика до максимальной высоты:
0 = Vнач – gtпод, т.е. t под =Vнач / g.
Подставляя время подъема в формулу (2), подсчитаем максимальную высоту подъема:
H макс= Vнач в квадрате / g –  Vнач вквадрате / 2g  =  Vнач в квадрате / 2g  (3)
Теперь рассмотрим второй этап движения шарика – падение с высоты H.
В этом случае ускорение шарик совершает равноускоренное движение без начальной скорости с ускорением g. Время падения шарика определяется по  формуле:  H = gtпад в квадрате /2, откуда время падения равно:
  tпад =Корень квадр из(2Н/g) .
Подставим сюда значение H  из формулы (3) и получим:
tпад =корень квадратный из (2Vнач в квадрате/2g в квадрате) = Vнач / g,          т.е. время падения равно времени подъема.
Полное время движения первого шарика до его приземления  равно: 
tполн = t под + tпад = 2Vнач / g         (4).
Теперь определим, сколько времени  t1 первый шарик поднимался на половину максимальной высоты, т.е. на высоту H/2, используя формулы  (2)  и (3):
H/2= Vнач *t1– g*t1 в квадрате/2;
Vнач в квадрате / 4g =  Vнач* t1– g*t1 в квадрате/2.
Отсюда  t1 =Vнач(√2 -1)/√2 g
Теперь осталось только определить сколько шариков успеет подбросить жонглер за то время, пока летит первый шарик:
n = tполн / t1 = 2 √2 / (√2 -1)

Answer 2

Когда жонглер бросает шарик, он начинает свой полет и поднимается вверх, достигая своей максимальной высоты. Затем шарик начинает падать вниз под воздействием силы тяжести.

По условию задачи, жонглер бросает следующий шарик, когда первый шарик достигает половины от его максимальной высоты. То есть, когда первый шарик находится на полпути вниз от своей максимальной высоты, жонглер бросает следующий шарик.

Таким образом, в момент приземления первого шарика, в воздухе будет находиться еще один шарик, который только что был брошен и находится на полпути вниз от своей максимальной высоты.

Ответ: В момент приземления первого шарика будет находиться 1 шарик в воздухе.