Камень и модель самолёта на траектории камня
5/10Дальность полёта камня, брошенного под углом \(\alpha = 60^\circ\) к горизонту, равна \(S = 17\) м.
Найдите начальную скорость \(V_0\) камня.
Через некоторое время по траектории камня летит модель самолёта массой \(m = 1\) кг с постоянной по величине скоростью \(V = V_0/4\).
В высшей точке траектории найдите вертикальную составляющую силы \(F\), с которой воздух действует на модель самолёта.
Ускорение свободного падения \(g = 10\) м/с\(^2\). Силу сопротивления воздуха в процессе полёта камня считайте пренебрежимо малой. Точки старта и окончания полёта лежат в одной горизонтальной плоскости.
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаКакое ускорение имеет модель в высшей точке траектории, если она движется по той же кривой, что и камень? Вспомните, как связаны радиус кривизны траектории и нормальное ускорение.
Ответ1) \(V_0 \approx 14\) м/с; 2) \(F = 7{,}5\) Н, направлена вертикально вверх.
Решение1) \(V_0 = \sqrt{\dfrac{gS}{\sin 2\alpha}} \approx 14\) м/с.
2) В высшей точке траектории \(a_n = g = \dfrac{(V_0\cos\alpha)^2}{R}\). Ускорение модели в этой точке сонаправлено с ускорением свободного падения и равно по величине \(\tilde a_n = \dfrac{V_0^2}{16R} = g\,\dfrac{1}{(4\cos\alpha)^2} = 0{,}25\,g\), следовательно, \(\vec F \uparrow\downarrow m\vec g\). По второму закону Ньютона \(m\tilde a_n = mg - F\), отсюда \(F = m(g - \tilde a_n) = 1{,}0\cdot(10{,}0 - 2{,}5) = 7{,}5\) Н.
Похожие задачи
- Мишень Санкт-Петербургская 2017/18, 9 кл.
- Два броска на одну дальность Росатом 2018/19, 9 кл.
- Два броска на одну дальность Росатом 2018/19, 10 кл.
- Два броска на одну дальность Росатом 2018/19, 11 кл.
- Бросок с балкона «Покори Воробьёвы горы!» 2018/19, 10–11 кл.
- Мяч, отбитый теннисистом Физтех 2019/20, 9 кл.