Объясните , как решать? тело бросили со скоростью v0 под углом 60° к горизонту. на какой высоте тангенциальное и нормальное ускорения тела окажутся равными по величине? ускорение свободного падения g считать известным.
Нормальное g₁ и тангенциальное g₂ ускорения связаны с мгновенным значением угла ф вектора скорости следующими соотношениями: g₁ = gCosф g₂ = gSinф Очевидно, что их равенство достигается при ф = 45° то есть когда вертикальная и горизонтальная составляющие скорости свободно летящего тела оказываются равны друг другу. Таким образом, задача сводится к определению высоты, на которой постоянная величина горизонтальной составляющей скорости v₀₁ = v₀Cosα становится равной вертикальной составляющей скорости v₂, которая во время полёта меняется по величине от v₀₂ = v₀Sinα в момент броска и до v₂ = 0 на максимальной высоте. Можно показать, что в любой момент полёта текущее значение вертикальной составляющей скорости связано с начальным значением вертикальной составляющей скорости и текущей высотой следующим равенством: mv₂²/2 + mgh = mv₀₂²/2 = mv₀²Sin²α/2 или, сокращая m v₂²/2 + gh = v₀²Sin²α/2 При достижении значения v₂ величины горизонтальной составляющей v₀₁ = v₀Cosα вертикальная и горизонтальная составляющая становятся равными друг другу, полный вектор скорости обретает наклон 45° к горизонту и нормальное ускорение становится равным тангенциальному. Подставим эту величину в равенство, связывающее текущее значение высоты с вертикальной составляющей мгновенной скорости: v₀²Cos²α + 2gh = v₀²Sin²α откуда получим выражение для искомой высоты: h = (v₀²Sin²α - v₀²Cos²α)/2g = v₀²(Sin²α - Cos²α)/2g = v₀²(3/4 - 1/4)/2g = v₀²/4g
Так как скорость самолёта не меняется и она направлена горизонтально, значит вся мощность двигателей тратится на преодоление силы сопротивления воздуха. То есть сила сопротивления совершает такую-же работу, какую совершает двигатель. За одну секунду двигатель совершает работу A1=P*t; P - мощность, t1 - время (1с). A1=1.8 МДж. За одну секунду самолёт пролетит расстояние L=vt; (переведём скорость в м/с, для этого разделим км/ч на 3,6) v=1000/3.6=277.7(7) м/с. L=277.77 м. Сила сопротивления совершила работу A1=FL, отсюда найдём F: F=A1/L; F=1.8*10^6 / 277.7(7)=6480 Н.
g₁ = gCosф
g₂ = gSinф
Очевидно, что их равенство достигается при ф = 45°
то есть когда вертикальная и горизонтальная составляющие скорости свободно летящего тела оказываются равны друг другу.
Таким образом, задача сводится к определению высоты, на которой постоянная величина горизонтальной составляющей скорости
v₀₁ = v₀Cosα
становится равной вертикальной составляющей скорости
v₂, которая во время полёта меняется по величине от
v₀₂ = v₀Sinα
в момент броска и до
v₂ = 0
на максимальной высоте.
Можно показать, что в любой момент полёта текущее значение вертикальной составляющей скорости связано с начальным значением вертикальной составляющей скорости и текущей высотой следующим равенством:
mv₂²/2 + mgh = mv₀₂²/2 = mv₀²Sin²α/2
или, сокращая m
v₂²/2 + gh = v₀²Sin²α/2
При достижении значения v₂ величины горизонтальной составляющей
v₀₁ = v₀Cosα
вертикальная и горизонтальная составляющая становятся равными друг другу, полный вектор скорости обретает наклон 45° к горизонту и нормальное ускорение становится равным тангенциальному.
Подставим эту величину в равенство, связывающее текущее значение высоты с вертикальной составляющей мгновенной скорости:
v₀²Cos²α + 2gh = v₀²Sin²α
откуда получим выражение для искомой высоты:
h = (v₀²Sin²α - v₀²Cos²α)/2g = v₀²(Sin²α - Cos²α)/2g = v₀²(3/4 - 1/4)/2g = v₀²/4g
h = v₀²/4g