Запишем уравнения движения тела по оси y:
y=v0sinα⋅t—gt22
Заменяя в уравнении y на данное h, получим квадратное уравнения, которое необходимо решить для нахождения времени полета. Неудивительно, что уравнение имеет 2 корня, поскольку на данной высоте тело за все время полета будет находиться 2 раза, что видно из рисунка.
h=v0sinα⋅t—gt22
gt2—2v0sinα⋅t+2h=0
Найдем дискриминант:
D=4v20sin2α—8gh
Проверять положительность дискриминанта не будем, поскольку решение задачи быть должно, значит он априори неотрицателен.
Тогда корни квадратного уравнения равны:
t=2v0sinα±4v20sin2α—8gh−−−−−−−−−−−−√2g
Мы получили ответ в общем виде. Теперь подставим все известные величины в СИ:
t=2⋅10⋅sin30∘±4⋅102⋅sin230∘—8⋅10⋅1,05−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−√2⋅10
Получаем два корня:
[t=0,7сt=0,3с
Так, смотри, у нас есть формула равноускоренного прямолинейного движения. Это когда любое тело, например автобус, ускоряется каждую секунду на одинаковую скорость.
u = u0 + at
u - это то что мы ищем в пункте а, итоговую скорость
u0 - это начальная скорость автобуса, 15 м/с
a - это ускорение, у нас оно 3 м/с^2
t - это время, нам 4 секунды нужно.
u = 15 + 3*4 = 15 + 12 = 27 м/с
Чтобы найти какое расстояние он тоже есть формула:
s = u0 * t + (a*t^2)/2
У нас все эти данные есть. Получается:
s = 15 * 4 + (3*4^2)/2 = 60 + 48/2 = 60 + 24 = 84 м - настолько сместится автобус за 4 секунды.
Можно еще проверить, посчитав какое расстояние он проходил каждую из этих четырех секунд и сложить, но там надо вычислить среднюю скорость на протяжении каждой секунды.
В начале 1 секунды он двигался 15 м/с, в конце 1 секунды он двигался 15+3=18м/с, значит можно посчитать среднюю скорость движения в эту секунду: (15 + 18 )/2 = 16,5 м/с.
В 2 секунду в начале 18 м/с, в конце 21 м/с, средняя 19,5 м/с
В 3 секунду в начале 21 м/с, в конце 24 м/с, средняя 22,5 м/с
В 4 секунду в начале 24 м/с, в конце 27 м/с, средняя 25,5 м/с
1,5 + 19,5 + 22,5 + 25,5 = 84 м, значит по формуле верно рассчитано.
