Движение тела, брошенного горизонтально или под углом к горизонту.
|
- Это движение в плоскости, поэтому для описания движения необходимо 2 координаты.
- Считаем, что движение происходит вблизи поверхности Земли, поэтому ускорение тела - ускорение свободного падения (a = g).
Так как мы пренебрегаем сопротивлением воздуха, то ускорение
направлено только к поверхности Земли (g) - вдоль
вертикальной оси (y); вдоль оси х движение равномерное и
прямолинейное.
|
|
Движение тела, брошенного горизонтально.
Выразим проекции скорости и координаты через модули векторов.
Для того, чтобы получить уравнение траектории, выразим время t
из уравнения через координату x и подставим в уравнение для y:
между координатами - квадратичная зависимость, траектория - парабола!
|
|
Движение тела, брошенного под углом к горизонту.
Порядок решения задачи аналогичен предыдущей.
Решим задачу для случая х0=0
и y0=0.
|
|
Докажем, что траекторией движения и в этом случае будет парабола. Для этого выразим
координату Y через X
(получим уравнение траектории):
Мы получили квадратичную зависимость между координатами.
Значит траектория - парабола.
|
|
Найдем время полета тела от
начальной точки до точки падения. В точке падения координата по вертикальной
оси у=0. Следовательно, для решения
этой задачи необходимо решить уравнение
Оно будет иметь решение при t=0 (начало движения) и
|
Время полета:
|
Зная время полета, найдем максимальное расстояние, которое пролетит тело:
|
Дальность полета:
|
Из этой формулы следует, что:
- максимальная дальность полета
будет наблюдаться при бросании тела (при стрельбе, например) под углом 450
- на одно и то же расстояние
можно бросить тело (с одинаковой начальной скоростью) двумя способами - т.н.
навесная и настильная баллистические траектории.
|
|
Используя то, что парабола - это симметричная кривая,
найдем максимальную высоту, которой может достичь тело. Время, за которое
тело долетит до середины, равно:
Тогда:
|
Время подъема:
Максимальная высота:
|
Скорость тела в любой
момент времени направлена по касательной к траектории движения (параболе) и
равна
Угол, под которым
направлен вектор скорости в любой момент времени:
|
|