Консультация № 201426
25.09.2021, 12:48
0.00 руб.
0 3 1
Здравствуйте! У меня возникли сложности с таким вопросом: Пушка расположена у основания склона, образующего с горизонтом угол alpha = 30 Под каким углом beta к склону следует произвести выстрел с начальной скоростью v0 = 100 м/с так, чтобы дальность полёта снаряда вдоль склона была наибольшей? Найдите эту максимальную дальность S_max.

Smax я нашел и она будет равна 670м, а угол Beta=pi\6
Но необходимо еще вычислить скорость снаряда в тот момент, когда снаряд будет находиться на максимальном удалении от поверхности склона (выстрел произведён так, что дальность полёта снаряда вдоль склона наибольшая) и вычислить радиус R кривизны траектории снаряда в малой окрестности точки, находящейся на максимальном удалении от поверхности склона. Заранее спасибо за помощь. Извиняюсь, что создал консультацию еще раз, пока та была активна и еще пару дней после завершения я не терял надежду все таки самому решить задачу

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
25.09.2021, 13:51
общий
В предыдущей консультации rfpro.ru/question/201399 с этой же задачей Автор вопроса пояснил : "Подразумевается, что сопротивление воздуха пренебрежимо мало".
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
26.09.2021, 18:19
общий
30.09.2021, 14:12
это ответ
Условие : [$945$] = [$960$]/6 рад, V0 = 100 м/с. Сопротивлением воздуха пренебречь.
Вычислить угол [$946$] к склону, макси-дальность Smax полёта вдоль склона, скорость V при макси-удалении от поверхности, радиус R кривизны траектории.

Решение : Движение летящего тела можно представить как наложение 2х независимых движений: равномерного движения вдоль горизонтальной оси OХ (поскольку Сопротивлением воздуха пренебречь) и равноускоренного движения вдоль вертикальной оси OY (рис прилагаю).

Согласно чертежу, приложенному к Условию, начальные координаты снаряда равны нулю. Значит, горизонтальная составляющая скорости снаряда равна
Vx = V0·cos([$966$]) , где [$966$] - угол м-ду вектором V0[$8594$] и горизонтом.
Vy = V0·sin([$966$]) - g·t - вертикальная проекция скорости. Тут g = 9,807 м/с2 - ускорение свободного падения. Координаты тела изменяются так :
x(t) = V0·t·cos([$966$]) , y(t) = V0·t·sin([$966$]) - g·t2 / 2
Снаряд приземляется в какой-то точке Q, пролетев расстояние S над склоном за время T . Связываем все величины в систему уравнений:
V0·T·cos([$966$]) = S·cos([$945$]) , V0·T·sin([$966$]) - g·T2 / 2 = S·sin([$945$])
Делим обе части левого уравнения на cos([$945$]) , части правого уравнения - на sin([$945$]) . Правые части полученных выражений становятся одинаковы (они равны S), и тогда левые их части можно приравнять:
V0·T·cos([$966$]) / cos([$945$]) = [V0·T·sin([$966$]) - g·T2] / sin([$945$]) . Сокращаем обе части на T и умножаем на sin([$945$]) :
V0·cos([$966$])·tg([$945$]) = V0·sin([$966$]) - g·T/2
Получаем время полёта: T = (2/g)·[V0·sin([$966$]) - V0·cos([$966$])·tg([$945$])] = (2·V0 / g)·[sin([$966$]) - cos([$966$])·tg([$945$])]
Дальность полёта S = x(T) / cos([$945$])

Чтобы узнать угол [$966$] , при котором дальность стрельбы наибольшая, вычислим производную дальности по углу [$966$] и приравняем эту производную к нулю :
dS([$966$]) / d? = 0
Решать это уравнение Вы можете любым удобным Вам способом (в тч используя OnLine-решатели). Я люблю вычислять в приложении Маткад (ссылка) . Маткад избавляет меня от частых ошибок.

Маткад отображает формулы точно так же, как стандартные математические редакторы формул с ниже-следующими простыми и удобными дополнениями:
Ключевое слово solve,x означает Решить уравнение, прописанное слева от solve относительно искомой переменной x .
Символ := означает оператор присваивания. Символ = - вывести на экран в числовом виде. Символ [$8594$] - вывести на экран в символьном виде (имена переменных с операндами либо в виде простой, неокруглённой дроби).
Ответ : угол [$946$] = 30° (к склону), макси-дальность полёта Smax = 680 м (вдоль склона), скорость V = 58 м/с (при макси-удалении от поверхности), радиус кривизны траектории R = 392 м.
Маткад-скриншот с поясняющим графиком прилагаю. Я добавил в него подробные комментарии зелёным цветом. Проверка сделана. Если у Вас что-то осталось непонятным, задавайте вопросы в мини-форуме.
5
Спасибо большое! все очень понятно и наглядно описано! <br><br>
давно
Посетитель
400728
1649
03.10.2021, 10:06
общий
Адресаты:
Заранее спасибо за помощь
Зачем так писать? Ставьте оценку, когда эксперт решит задачу - это и будет спасибо.
Форма ответа