Условие : [$945$] = [$960$]/6 рад, V
0 = 100 м/с. Сопротивлением воздуха пренебречь.
Вычислить угол [$946$] к склону, макси-дальность S
max 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
V
x = V
0·cos([$966$]) , где [$966$] - угол м-ду вектором V
0[$8594$] и горизонтом.
V
y = V
0·sin([$966$]) - g·t - вертикальная проекция скорости. Тут g = 9,807 м/с
2 - ускорение свободного падения. Координаты тела изменяются так :
x(t) = V
0·t·cos([$966$]) , y(t) = V
0·t·sin([$966$]) - g·t
2 / 2
Снаряд приземляется в какой-то точке Q, пролетев расстояние S над склоном за время T . Связываем все величины в систему уравнений:
V
0·T·cos([$966$]) = S·cos([$945$]) , V
0·T·sin([$966$]) - g·T
2 / 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:
V
0·T·cos([$966$]) / cos([$945$]) = [V
0·T·sin([$966$]) - g·T
2] / sin([$945$]) . Сокращаем обе части на T и умножаем на sin([$945$]) :
V
0·cos([$966$])·tg([$945$]) = V
0·sin([$966$]) - g·T/2
Получаем время полёта: T = (2/g)·[V
0·sin([$966$]) - V
0·cos([$966$])·tg([$945$])] = (2·V
0 / 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 S
max = 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.