Будем считать торможение автомобиля равнозамедленным и прямолинейным. Тогда нетрудно посчитать ускорение торможения из закона сохранения энергии: Здесь - ускорение торможения, - тормозной путь (который в конце условия), - начальная скорость (которая в конце условия). Отсюда . Чтобы автомобили не столкнулись, необходимо, чтобы длина промежутка между ними во время, когда первый начал торможение, была не меньше, чем путь второго автомобиля от момента начала торможения до полной остановки минус тормозной путь первого. Это легко увидеть, нарисовав зависимости и . Теперь аккуратно запишем это: - тормозной путь первого автомобиля, - тормозной путь второго автомобиля. Из того же самого закона сохранения энергии следует, что они равны соответственно и Подставляя все в неравенство на , найдем: ответ: не менее 7.5 метров.
Вроде бы задача представляется проще, чем я сначала подумал. Итак, начинаем рассуждать логически. Будем считать, что H > h. ответ не изменится если будет наоборот - просто можем развернуть дом, или делать бросок с обратной сторон дома. Поэтому такое допущение упростит нам выкладки, но для решения не имеет значения.
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
Здесь
Отсюда
Чтобы автомобили не столкнулись, необходимо, чтобы длина промежутка между ними во время, когда первый начал торможение, была не меньше, чем путь второго автомобиля от момента начала торможения до полной остановки минус тормозной путь первого. Это легко увидеть, нарисовав зависимости
Теперь аккуратно запишем это:
Из того же самого закона сохранения энергии следует, что они равны соответственно
Подставляя все в неравенство на
ответ: не менее 7.5 метров.