Кинематика — Задание 6 ЕГЭ по физике №00047659
Кинематика
№2. Задание 6
ID: 00047659
Небольшое тело кидают с начальной скоростью $v_0$ под углом $\alpha$ к горизонту. Найдите дальность полёта $L$ и максимальную высоту подъёма $H$. Силой сопротивления воздуха пренебречь.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца. В ответ укажите последовательность цифр.
ВЕЛИЧИНА
А) дальность полёта, $L$
Б) максимальная высота, $H$
ФОРМУЛА
1) $\dfrac{v_0^2\sin2\alpha}{2g}$
2) $\dfrac{v_0^2\cdot2\cos\alpha}{g}$
3) $\dfrac{v_0^2\sin2\alpha}{g}$
4) $\dfrac{v_0^2\sin^2\alpha}{2g}$
А | Б |
|---|---|
|
|
Источник: Сборник Демидовой 2019
Решение
Тело летит под действием одной силы тяжести, поэтому его движение удобно разложить на два независимых: по горизонтали и по вертикали. Начальная скорость $v_0$ раскладывается на горизонтальную часть $v_0\cos\alpha$ и вертикальную $v_0\sin\alpha$.
По горизонтали сил нет (сопротивлением воздуха пренебрегаем), поэтому тело движется равномерно со скоростью $v_0\cos\alpha$.
По вертикали тело движется с ускорением $g$, направленным вниз:
$$y=v_0\sin\alpha\cdot t-\dfrac{gt^2}{2}.$$А) Дальность полёта. Тело падает, когда $y$ ещё раз становится равным нулю: $t\left(v_0\sin\alpha-\dfrac{gt}{2}\right)=0$. Ненулевой корень — время всего полёта:
$$t_{\text{п}}=\dfrac{2v_0\sin\alpha}{g}.$$За это время по горизонтали тело проходит
$$L=v_0\cos\alpha\cdot\dfrac{2v_0\sin\alpha}{g}=\dfrac{v_0^2\cdot2\sin\alpha\cos\alpha}{g}=\dfrac{v_0^2\sin2\alpha}{g}.$$Здесь использована формула двойного угла $2\sin\alpha\cos\alpha=\sin2\alpha$. Это формула $3$.
Б) Максимальная высота. В верхней точке вертикальная скорость равна нулю. Связь скорости и пути при равнозамедленном движении вверх:
$$0-(v_0\sin\alpha)^2=-2gH\quad\Rightarrow\quad H=\dfrac{v_0^2\sin^2\alpha}{2g}.$$Это формула $4$.
Проверим себя. Брошенные с одной скоростью под углами $30^\circ$ и $60^\circ$ тела падают на одном расстоянии: $\sin60^\circ=\sin120^\circ$, и формула $3$ это даёт. При броске вертикально вверх ($\alpha=90^\circ$) формула $3$ даёт $L=0$, а формула $4$ — $H=\dfrac{v_0^2}{2g}$, как и должно быть.
Ответ
Другие задания по теме «Кинематика» (8)
- Задание 6 №00047800 — В момент времени t равно 0 автомобиль, движущийся со скоростью v прямолинейно…
- Задание 6 №00047799 — В момент времени t равно 0 автомобиль, движущийся со скоростью v прямолинейно…
- Задание 6 №00047798 — В момент времени t равно 0 автомобиль, движущийся со скоростью v прямолинейно…
- Задание 6 №00047678 — Тело, брошенное с горизонтальной поверхности Земли со скоростью v под углом…
- Задание 6 №00047676 — Установите соответствие между зависимостью проекции скорости тела от времени…
- Задание 6 №00047667 — Тело, брошенное с горизонтальной поверхности Земли со скоростью v под углом…
- Задание 6 №00047660 — Небольшое тело движется по круговой траектории радиусом R с постоянной угловой…
- Задание 6 №00047658 — Установите соответствие между зависимостью координаты материальной точки от…