ID: 00028668
Шарик массой m , брошенный горизонтально с высоты H с начальной скоростью $\overset{\to}{\upsilon }_{0}$, за время полёта t пролетел в горизонтальном направлении расстояние L (см. рисунок). В другом опыте на этой же установке шарик массой 2 m бросают стой же высоты со скоростью 2 $\overset{\to}{\upsilon }_{0}$.
Что произойдёт при этом с дальностью полёта и ускорением шарика? Сопротивлением воздуха пренебречь. Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться. Дальность полёта шарика Ускорение шарика
Источник: ФИПИ
На рисунке — шарик, брошенный горизонтально с высоты $H$: он одновременно летит вперёд со скоростью $\upsilon_0$ и падает вниз под действием силы тяжести. Во второй попытке шарик тяжелее (масса $2m$) и летит вдвое быстрее ($2\upsilon_0$), но высота та же самая.
Ускорение. Пока шарик летит, на него действует только сила тяжести (сопротивлением воздуха пренебрегаем), поэтому ускорение всегда равно $g$ — оно не зависит ни от массы тела, ни от того, с какой скоростью его бросили. Значит, ускорение шарика не изменится.
Время полёта. По вертикали шарик падает так же, как при простом свободном падении с высоты $H$: $H=\dfrac{gt^{2}}{2}$, откуда $t=\sqrt{\dfrac{2H}{g}}$. Масса и горизонтальная скорость в эту формулу вообще не входят — значит, время падения $t$ у обоих шариков одинаковое.
Дальность полёта. По горизонтали шарик летит равномерно: $L=\upsilon_0 t$. Раз время $t$ не изменилось, а скорость выросла вдвое, то и дальность полёта вырастет вдвое: $L'=2\upsilon_0 t=2L$ — дальность увеличится.
И всё сходится: масса вообще не влияет на движение при свободном падении, а увеличение скорости броска увеличивает только то, что связано с горизонтальным перемещением.