Муха и капля мёда
6/10Муха, пролетая параллельно поверхности стола со скоростью \(v\) на высоте \(H\), заметила в некоторый момент времени точно под собой каплю мёда. При помощи крыльев муха может развивать в любом направлении ускорение, не превышающее \(a\). За какое минимальное время муха сможет достигнуть капли мёда? Какое ускорение и в каком направлении она для этого должна развить? Сила тяжести отсутствует (допустим, дело происходит в космосе).
▶Показать разборСкрыть разбор
Ответ\(t = \dfrac{\sqrt{2\left(v^2 + \sqrt{v^4 + H^2a^2}\right)}}{a}\); ускорение \(a\) направлено под углом \(\varphi = \operatorname{arctg}\dfrac{H}{vt}\) к поверхности стола.
РешениеРассмотрим систему отсчёта, в которой муха вначале покоится, а капля мёда, находящаяся под мухой на расстоянии \(H\), движется от неё с постоянной скоростью \(v\) (см. рис. 1.35). Очевидно, что в этой системе отсчёта муха, чтобы достигнуть капли за минимальное время, должна начать лететь к точке встречи с мёдом по прямой с максимальным ускорением \(a\).

Из построения на рисунке следует, что \((at^2/2)^2 = (vt)^2 + H^2\). Отсюда искомое минимальное время \[t = \dfrac{\sqrt{2\left(v^2 + \sqrt{v^4 + H^2a^2}\right)}}{a}.\] При этом вектор ускорения должен быть направлен под углом \(\varphi = \operatorname{arctg}\dfrac{H}{vt}\) к поверхности стола, где \(t\) найдено выше.
Похожие задачи
- Звук улетевшего вертолёта МОШ 1960/1986, 8-11 кл.
- Встреча при торможении МОШ 1960/1986, 8-11 кл.
- Лиха беда – начало СПбГУ 2011/12, 10 кл.
- Лиха беда – начало СПбГУ 2011/12, 11 кл.
- Два участка равноускоренного движения МОШ 2012/13, 9 кл.
- Два участка равноускоренного движения МОШ 2012/13, 10 кл.