Здравствуйте, suvorov.shool@mail.ru!
Условие: Скорость шарика V0 = 2 м/с, угол наклона плоскости [$966$] = 30°, время полёта t2 = 0,4 с.
Вычислить дальность полёта L .
Решение : Рискну предположить, будто в некорректном Условии подразумевается бросок шарика вдоль наклонной плоскости в направлении её уклона-спуска, а не "
С наклонной плоскости" (куда-то в пропасть).
Я начертил график в Маткаде. На нём синяя прямая - вид сбоку на наклонную плоскость, а красная кривая - траекторя полёта шарика.
Рассмотрим сначала простейший вариант : шарик бросают под уклон плоскости с нулевой высоты под углом [$945$] к горизонту.
Координаты шарика изменяются так:
x(t) = x0 + V0·t·cos([$945$])
y(t) = y0 + V0·t·sin([$945$]) - g·t
2/2
где x0 = 0 и y0 = 0 - начальные координаты, а [$945$] - угол бросания.
Боковая проекция плоскости - это обычная прямая с классическим уравнением y = k·x + b . В нашем случае угловой коэффициент
k = -tg([$966$]) = -tg(30°) = -1 / [$8730$]3 = -0,577 , а b=0 .
Главный аргумент у нас t (а не x), приведём уравнение прямой к аргументу t :
y
п(t) = k·x(t) = k·V
0·t·cos([$945$])
Согласно Условию в момент t2 шарик коснётся плоскости, значит :
V0·t
2·sin([$945$]) - g·t
22/2 = y
п(t
2)
Решим уравнение V0·t
2·sin([$945$]) - g·t
22/2 = k·V
0·t
2·cos([$945$]) относительно [$945$]:
Уж извините, мой лимит времени исчерпан, некогда расписывать аналитическое решение этого уравнения, в котором я могу ошибиться. Если не сможете расписать его самостоятельно, обращайтесь в минифорум.
Маткад выдал 2 корня : [$945$]1 = 1,6 рад и [$945$]2 = 0,491 рад.
Первый корень соответствует углу бросания 92° и x=-0,03 - то есть бросание вверх-назад, что не соответствует выбранному варианту "
шарик бросают под уклон плоскости".
Второй корень [$945$]2 = 28° даёт нам координаты удара x2 = x(t2) = 0,71 м, y2 = y(t
2) = -0,41 м.
Искомое расстояние от точки бросания находим как гипотенузу : L = [$8730$](x
22 + y
22) = 0,82 м.
Можно усложнить задачу и задать какую-нибудь начальную высоту бросания y0 > 0.
При y0 = 1 м (рост мальчика) Маткад возвратил [$945$] = -0,76 рад = -43°. То есть: в этом случае бросаем под углом вниз (а не вверх), иначе полёт будет дольше, чем заданное t2 !
x2 = x(t2) = 0,58 м, y2 = y(t2) = -0,36 м, L = [$8730$](x
22 + y
22) = 0,67 м.
Ответ : при бросании с нулевой высоты L = 0,82 м, при бросании с высоты 1м L = 0,67 м.
Описание формул см в учебно-методической статье "
Движение тела, брошенного под углом к горизонту"
Ссылка.
Добавляю 3й вариант решения в Маткаде, когда шарик бросают вверх по наклонной плоскости (а не под уклон).
Тогда угол бросания [$945$]=88° (почти вертикально),
а удар произойдёт на рассоянии L = 0,03 м от точки броска.