ответ: 10 кг
Объяснение:
Запишем «Дано»:
N = 50 Вт
h = 20 м
t = 40 с
За 40 с машина мощностью 50 Вт совершит работу, которую можно вычислить по формуле
А = N*t
Эта же работа вычисляется по формуле
А = FS = mgS, где
F — сила, необходимая для поднятия груза,
S — перемещение груза (в данном случае оно равно высоте поднятия груза h),
m — масса груза,
g — ускорение свободного падения.
! Вообще последняя формула записывается как А = FS*cos a, где а — угол между направлениями F и S. Если в школе эту формулу ещё не проходили, нужно сразу использовать формулу А = FS. Если проходили — нужно уточнить, что в данном случае F и S сонаправлены, а = 0°, cos а = 1, А = FS*1 = FS !
Итак,
А = Nt
A = mgS = mgh
A = A
Nt = mgh
Выразим отсюда массу груза m:
m = 
Подставим значения: 196
m = 
= 10 (кг)
Какую вертикальную скорость Vy должен иметь мяч? Не вижу иного варианта ответа на этот вопрос, как такую, чтобы мог взлететь на высоту Н. Этого будет достаточно, более высоко подлетать не требуется. Таким образом, используя стандартную формулу, получим что
Vy = корень ( 2 * g * H ).
Далее мяч перелетел через высокую стену дома, и начинает снижаться. Тут зададимся вопросом сколько времени t займёт снижение с высоты Н до высоты h. Опять используем стандартную формулу для равноускоренного движения, и получим
H - h = g * t^2 / 2, отсюда
t = корень ( 2 * (H-h) / g ).
За это время t мяч должен успеть пролететь расстояние L, чтобы не зацепить на угол крыши. Следовательно, он должен иметь горизонтальную скорость Vx = L / t
Vx = L / корень ( 2 * (H-h) / g ).
Внезапно мы получили вертикальную и горизонтальную составляющие скорости. Для ответа на вопрос их нужно просто векторно сложить, т.е. в нашем случае применить теорему Пифагора.
V^2 = Vy^2 + Vy^2
V^2 = 2 * g * H + L^2 * g / (2*(H-h))
По ходу, корень из этого выражения и является ответом на вопрос. Можно для красоты вынести за скобку g, и выходит так:
V = корень ( g * ( 2H + L^2 / (2*(H-h
В общем, такая моя версия. Сходится с ответом?
По ходу, легко определяется также и угол броска как
а = arctg ( Vy / Vx ).
Расстояние точки броска от стены в такой схеме (т.е. при условии что H > h ) выразится тоже несложно, как
S = Vx * Vy / g