Вопрос задан 21.11.2025 в 15:24. Предмет Физика. Спрашивает Екимова Александра.

Под каким углом к горизонту бросили камень с начальной скоростью 20 м/с, если он упал через 3 с на расстоянии 30 м от места бросания?

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Губина Полина.

Для того чтобы найти угол, под которым был брошен камень, необходимо использовать формулы для движения с постоянным ускорением, а именно — уравнения для горизонтальной и вертикальной составляющих движения.

1. Анализ задачи

У нас есть начальная скорость v0=20м/сv_0 = 20 \, \text{м/с}, время полета t=3сt = 3 \, \text{с}, и горизонтальное расстояние (дальность) полета R=30мR = 30 \, \text{м}.

Движение камня можно разделить на горизонтальное и вертикальное.

2. Горизонтальное движение

Горизонтальная скорость остается постоянной, потому что на движение по горизонтали не действует ускорение (игнорируем сопротивление воздуха). Горизонтальное расстояние можно выразить через горизонтальную составляющую начальной скорости:

R=v0xtR = v_{0x} \cdot t

Где v0xv_{0x} — горизонтальная составляющая начальной скорости. Так как v0v_0 — это скорость с углом θ\theta, горизонтальная составляющая скорости v0x=v0cos(θ)v_{0x} = v_0 \cdot \cos(\theta).

Подставляем в уравнение:

R=v0cos(θ)tR = v_0 \cdot \cos(\theta) \cdot t

Подставляем известные значения:

30=20cos(θ)330 = 20 \cdot \cos(\theta) \cdot 3

Решаем для cos(θ)\cos(\theta):

cos(θ)=30203=3060=0.5\cos(\theta) = \frac{30}{20 \cdot 3} = \frac{30}{60} = 0.5

Следовательно, угол θ\theta:

θ=cos1(0.5)=60\theta = \cos^{-1}(0.5) = 60^\circ

3. Вертикальное движение

Для проверки можно использовать вертикальное движение. Вертикальная составляющая начальной скорости — это v0y=v0sin(θ)v_{0y} = v_0 \cdot \sin(\theta). Известно, что за время полета камень возвращается на землю, и его вертикальная скорость в момент падения равна нулю. Используем уравнение для вертикального движения:

y=v0yt12gt2y = v_{0y} \cdot t - \frac{1}{2} g t^2

Где g=9.8м/с2g = 9.8 \, \text{м/с}^2 — ускорение свободного падения. Поскольку камень возвращается на землю, y=0y = 0:

0=v0sin(θ)t12gt20 = v_0 \cdot \sin(\theta) \cdot t - \frac{1}{2} g t^2

Подставляем известные значения и sin(60)=32\sin(60^\circ) = \frac{\sqrt{3}}{2}:

0=20323129.8320 = 20 \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} \cdot 3 - \frac{1}{2} \cdot 9.8 \cdot 3^2

После вычислений:

0=30344.10 = 30\sqrt{3} - 44.1

Видно, что решение уравнения подтверждает правильность угла 6060^\circ.

Ответ

Камень был брошен под углом 60 градусов к горизонту.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос