Ускорение в верхней точке траектории
3/10Тело массой \(m\), брошенное под углом к горизонту, имеет в верхней точке траектории ускорение \(a = \dfrac{4g}{3}\) (\(g\) — ускорение свободного падения). Определить силу сопротивления воздуха в этой точке и направление вектора ускорения тела.
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаУскорение больше \(g\), значит, сила сопротивления направлена против скорости и не совпадает с вертикалью. Сложите силу тяжести и силу сопротивления векторно.
Ответ\(F_c = \dfrac{\sqrt{7}}{3}mg\); вектор ускорения направлен под углом \(\operatorname{arctg}\dfrac{\sqrt{7}}{3}\) к вертикали.
РешениеУскорение тела больше \(g\), поэтому на него действует сила сопротивления воздуха, направленная в верхней точке траектории параллельно поверхности земли, против скорости. Сила тяжести \(m\vec g\) и сила сопротивления \(\vec F_c\) перпендикулярны, а их равнодействующая равна \(ma\) (см. рисунок):

\[ma = \sqrt{(mg)^2 + F_c^2}.\] Выражая отсюда силу сопротивления и учитывая, что \(a = \dfrac{4g}{3}\), получаем \[F_c = \frac{\sqrt{7}}{3}mg.\] Вектор ускорения направлен под углом \(\alpha\) к вертикали, где \(\operatorname{tg}\alpha = \dfrac{F_c}{mg} = \dfrac{\sqrt{7}}{3}\).
Похожие задачи
- Шарик в вязкой жидкости «Шаг в будущее» 2018/19, 9 кл.
- Падение тела: график скорости «Бельчонок» 2021/22, 11 кл.
- Мяч после удара «Газпром» 2021/22, 10 кл.
- Кучевое облако «Надежда энергетики» 2023/24, 8 кл.
- Ускорение в верхней точке траектории Росатом 2024/25, 9 кл.
- Падающие парашюты МОШ 2012/13, 10 кл.