Футбол в сильный ветер
6/10Футболист бьёт по мячу массой \(m\), сообщая ему начальную скорость \(v_1\), направленную под углом \(\alpha\) к горизонту навстречу ветру, дующему вдоль поверхности земли. Описав некоторую траекторию, мяч вернулся в исходную точку со скоростью \(v_2\). Под каким углом \(\beta\) мяч упал на землю? Чему равна скорость \(u\) ветра? Какое время \(\tau\) мяч находился в полёте? Силу сопротивления воздуха принять пропорциональной скорости мяча относительно воздуха: \(\vec F_{\text{сопр}} = -k\vec v_{\text{отн}}\), где коэффициент пропорциональности \(k\) — известная величина.
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаПроинтегрируйте второй закон Ньютона по времени полёта: при линейном сопротивлении импульс силы сопротивления выражается через полное перемещение относительно воздуха. Раз мяч вернулся в исходную точку, его перемещение относительно земли равно нулю.
Ответ\(\beta = \alpha\); \(u = \dfrac{mg\ctg\alpha}{k}\); \(\tau = \dfrac{(v_1 + v_2)\sin\alpha}{g}\) (в ответе mathus.ru также \(\tau = \dfrac{m}{k}\ln\dfrac{mg + kv_1\sin\alpha}{mg + kv_2\sin\alpha}\)).
Похожие задачи
- Шарики, сброшенные с аэростата МОШ 1960/1986, 8-11 кл.
- Сопротивление воздуха и радиус конуса ВсОШ 1992/2001, 11 кл.
- Футбольный мяч в воздухе МОШ 1998/99, 10 кл.
- Скорость парашютиста ВсОШ 1999/00, 9 кл.
- Потери при броске вверх ВсОШ 2001/02, 11 кл.
- Воздухоплавание ВсОШ 2012/13, 10 кл.