Уроки 7–8 · 2 урока · Н. Ш. Турдиев, К. А. Турсунметов, А. Г. Ганиев, К. Т. Суяров, Ж. Э. Усаров, А. К. Авлиёкулов. Физика, 10 класс, 1-е издание. Издательство «Niso Poligraf», Ташкент, 2017
7
Движение тела, брошенного под углом к горизонту
Учебник: с. 18–21
ЦельРазложить движение тела, брошенного под углом к горизонту, на составляющие и рассчитать время полёта, высоту и дальность.
Новые слова
угол броска · otilish burchagiмаксимальная высота · maksimal balandlikдальность полёта · uchish uzoqligiуравнение траектории · trayektoriya tenglamasi
Объяснение
Начальную скорость тела, брошенного со скоростью υ₀ под углом α к горизонту, мы раскладываем на две составляющие: υ₀ₓ = υ₀cosα и υ₀ᵧ = υ₀sinα. По горизонтали тело движется равномерно (υₓ = υ₀cosα, x = υ₀t·cosα); по вертикали оно движется равнозамедленно с начальной скоростью υ₀sinα (υᵧ = υ₀sinα – gt). В наивысшей точке υᵧ = 0, поэтому скорость там наименьшая, υ = υ₀cosα. Время подъёма tₖ = υ₀sinα/g, полное время полёта t = 2υ₀sinα/g, максимальная высота h = υ₀²sin²α/(2g), а дальность полёта s = υ₀²sin2α/g. Без сопротивления воздуха дальность наибольшая при 45° и одинакова для углов α и 90° – α. Уравнение траектории y = x·tgα – gx²/(2υ₀²cos²α) — парабола, проходящая через начало координат и направленная ветвями вниз. В реальных условиях сопротивление воздуха уменьшает дальность, а наилучший угол меньше 45° (примерно 30–40°).
Примеры
Тело брошено со скоростью υ₀ = 25 м/с под углом 53° к горизонту (sin53° ≈ 0,8; cos53° ≈ 0,6; g = 10 м/с²). υ₀ₓ = 15 м/с, υ₀ᵧ = 20 м/с; tₖ = 2 с; t = 4 с; h = 20²/(2·10) = 20 м; s = 15·4 = 60 м.
Мяч ударен со скоростью υ₀ = 20 м/с под углом 45° (g = 10 м/с²). s = υ₀²sin90°/g = 400/10 = 40 м; h = υ₀²sin²45°/(2g) = 400·0,5/20 = 10 м. При 30° и 60° дальности равны (sin60° = sin120°).
Работа в классе
Во дворе школы, только вместе с учителем: направляйте струю воды из шланга под разными углами (около 30°, 45°, 60°) и отмечайте, куда падает вода. Выясните, при каком угле она летит дальше всего. Держите воду подальше от электрооборудования и от людей.
Упражнения
1
При каком угле броска (без сопротивления воздуха) дальность наибольшая?
45°
2
Тело брошено со скоростью 50 м/с под углом 37° к горизонту (sin37° ≈ 0,6). Чему равна вертикальная составляющая начальной скорости (м/с)?
30
3
Футбольный мяч ударен со скоростью 10 м/с под углом 45° (g = 10 м/с², sin90° = 1). Какова дальность полёта (м)?
10
4
Тело брошено со скоростью 50 м/с под углом 53° (sin53° = 0,8; g = 10 м/с²). Какова максимальная высота (м)?
80
5
Почему в наивысшей точке траектории скорость не равна нулю?
Вертикальная составляющая равна нулю, но горизонтальная составляющая υ₀cosα остаётся неизменной.