Запишем уравнения движения тела по оси y:
y=v0sinα⋅t—gt22
Заменяя в уравнении y на данное h, получим квадратное уравнения, которое необходимо решить для нахождения времени полета. Неудивительно, что уравнение имеет 2 корня, поскольку на данной высоте тело за все время полета будет находиться 2 раза, что видно из рисунка.
h=v0sinα⋅t—gt22
gt2—2v0sinα⋅t+2h=0
Найдем дискриминант:
D=4v20sin2α—8gh
Проверять положительность дискриминанта не будем, поскольку решение задачи быть должно, значит он априори неотрицателен.
Тогда корни квадратного уравнения равны:
t=2v0sinα±4v20sin2α—8gh−−−−−−−−−−−−√2g
Мы получили ответ в общем виде. Теперь подставим все известные величины в СИ:
t=2⋅10⋅sin30∘±4⋅102⋅sin230∘—8⋅10⋅1,05−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−√2⋅10
Получаем два корня:
[t=0,7сt=0,3с
Будем проводить эксперимент с водой, а не кофе, ибо вода доступнее. И кофе, и вода - жидкости, сделанные выводы будут касаться обеих жидкостей.
Вообще, нужно понимать, почему вода остывает. Уясним себе один факт - постоянный теплообмен. Сформулирую закон попроще: всё в мире, что касается друг друга, постоянно пытается достичь одинаковой температуры.
Итак, раз мы знаем факт теплообмена, нетрудно догадаться, почему вода остывает: она пытается достичь одной температуры с тем, с чем контактирует - с воздухом в комнате.
Нам понадобятся:
1) Термометр, рассчитанный до 100°C
2) Два одинаковых цилиндрических стакана
3) Линейка
Поехали! :)
Вместо объёма мы будем пользоваться высотой, ибо объём и высота прямо пропорциональны (V = S * h)
1) Наливаем горячую воду из под крана в первый стакан. Мерим температуру воды T01 термометром и высоту воды h1 в стакане линейкой.
3) Приложив линейку ко второму стакану, наливаем горячую воду высотой в два раза ниже, чем в предыдущем стакане:
h2 = h1 / 2.
Температура приблизительно та же, что и в первом, T02 = T01.
4) Ждём 5 минут, оставляя стаканы открытыми.
5) Ещё раз мерим температуру воды в стаканах, T1 и T2.
6) Считаем изменение температуры в первом стакане:
ΔT₁ = T₁ - T₀₁
И во втором стакане:
ΔT₂ = T₂ - T₀₂
7) Подставляем известные значения в формулу:
Равенство приблизительно сходится.
Вывод: чем больше объём жидкости, тем медленнее жидкость будет остывать.
