В неинерциальной системе лифта координата болтика h = h0 - (g+a)t^2/2 откуда h = 2.7 - 6t^2 (отсчёт координаты ведём от пола кабины) В момент падения болта t0 h = 0 => тогда время свободного падения есть t0 = sqrt(2h0/(g+a)) = sqrt (5.4/12) = 0.67 сек В системе лифта путь и модуль перемещения болтика равны высоте потолка лифта h0 = 2.7 м.
В системе шахты болтик при отрыве имеет начальную скорость V1 = V1 = at1 = 1.2*2 = 2.4 м в сек и координату H1 = h0 + at1^2/2 = 2.7 + 1.2*4/2 = 5.1 м, здесь t1 - время (2 сек), за которое потолок кабины занял положение H1 и скорость лифта достигла величины V1; В системе лифтовой шахты координата болтика hш = (h0 +at1^2/2) +at1t - gt^2/2 hш = H1 + V1t - gt^2/2, hш = 5.1 + 2.4t - 5t^2 (отсчёт координаты ведём от положения пола лифта перед началом движения). координата болтика в системе шахты в момент отрыва от потолка (t = 0) есть hш0 = 5.1 координата болтика в системе шахты в момент прекращения свободного падения (t = t0 = 0.67) есть hш1 = 5.1 + 2.4*0.67 - 5*0.67^2 = 5.1 +1.67 - 2.25 = 4.52 Модуль перемещения Sш = 5.1 - 4.52 = 0.58 м Путь Lш = V1^2/g + (t0 - 2V1/g)*V1 + (g/2)(t0 - 2V1/g)^2 = 0.58 + 0.46 + 0.18 = 1.22 Lш = 1.22 м Время свободного падения одинаково.
пусть h - максимальная высота подъема при стрельбе вертикально
1) из кинематики имеем: Sy = H = (V(y)^2 - V0(y)^2) / -2g
ясно, что при максимальной высоте подъема конечная скорость V равна нулю:
H = V0(y)^2 / 2g = V0^2 sin^2 α / 2g
2) пренебрегая сопротивлением воздуха, запишем закон сохранения энергии (можно и аналогично первому действию вывести формулу, но так веселее):
m V0^2 / 2 = m g h,
h = V0^2 / 2g
3) видно, что h > H. чтобы узнать, во сколько раз h больше H, разделим первую величину на вторую:
h / H = (V0^2 / 2g) * (2g / V0^2 sin^2 α) = 1 / sin^2 α = 4 / 2 = 2.