Условие задачи:
На какую высоту поднимется тело, брошенное вертикально вверх с начальной скоростью 800 м/с. Сопротивлением воздуха пренебречь.
Задача №1.4.3 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»
Дано:
(upsilon_0=800) м/с, (h-?)
Решение задачи:
Первый способ решения – длинный.
Тело бросают вертикально вверх с начальной скоростью, из-за ускорения свободного падения оно равно или поздно достигнет максимально высоты, остановится и устремится обратно к земле. Для того, чтобы определить эту высоту запишем уравнения движения и уравнение скорости тела:
[oy:y = {upsilon _0}t – frac{{g{t^2}}}{2};;;;(1)]
[oy:upsilon = {upsilon _0} – gt;;;;(2)]
В точке максимального подъема скорость тела (upsilon) равна нулю. Из выражения (2) определим время полета:
[upsilon = 0 Rightarrow 0 = {upsilon _0} – gt Rightarrow t = frac{{{upsilon _0}}}{g}]
Подставим полученную формулу в выражение (1):
[h = frac{{upsilon _0^2}}{g} – frac{g}{2}frac{{upsilon _0^2}}{{{g^2}}} = frac{{upsilon _0^2}}{{2g}}]
Второй способ решения – короткий.
Используем известную формулу без времени (знак “минус” справа присутствует из-за того, что движение замедленное!):
[{upsilon ^2} – upsilon _0^2 = – 2gh]
Конечная скорость (upsilon) равна нулю, поэтому формула станет короче. Выразим оттуда искомую высоту (h).
[upsilon _0^2 = 2gh Rightarrow h = frac{{upsilon _0^2}}{{2g}}]
Видно, что если в задаче не дано времени, то лучше использовать второй способ.
Подсчитаем ответ:
[h = frac{{{{800}^2}}}{{2 cdot 10}} = 32000; м = 32; км]
Ответ: 32 км.
Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.
Смотрите также задачи:
1.4.2 Высота свободного падения молота 2,5 м. Определить его скорость
1.4.4 Тело брошено вертикально вверх со скоростью 50 м/с. Через какое время
1.4.5 При свободном падении время полета первого тела больше в 2 раза, чем
Движение тела, брошенного вертикально вверх
Тело, брошенное вертикально вверх, движется равномерно замедленно с начальной скоростью u0 и ускорением
a = -g.
Перемещение тела за время t представляет собой высоту подъема h.
Для этого движения справедливы формулы:
Если:
u0 — начальная скорость движения тела ,
u — скорость падения тела спустя время t,
g — ускорение свободного падения, 9.81 (м/с²),
h — высота на которую поднимется тело за время t,
t — время,
То, движение тела, брошенного вертикально вверх описывается следующими формулами:
Высота подъема тела за некоторое время, зная конечную скорость
[ h = frac{u_0 + u}{2} t ]
Высота подъема тела за некоторое время, зная ускорение свободного падения
[ h = u_0 t — frac{g t^2}{2} ]
Скорость тела через некоторое время, зная ускорение свободного падения
[ u = u_0 — gt ]
Скорость тела на некоторой высоте, зная ускорение свободного падения
[ u = sqrt{ u_0^2 — 2gh} ]
Максимальная высота подъема тела, зная первоначальную скорость и ускорение свободного падения
Тело, брошенное вертикально вверх, достигает максимальной высоты в тот момент, когда его скорость обращается в ноль. Поднявшись на максимальную высоту тело начинает свободное падение вниз.
[ h_{max} = frac{u_0^2}{2g} ]
Время подъема на максимальную высоту подъема тела, зная первоначальную скорость и ускорение свободного падения
[ t_{hmax} = frac{u_0}{g} ]
Примечание к статье: Движение тела, брошенного вертикально вверх
- Сопротивление воздуха в данных формулах не учитывается.
- Ускорение свободного падения имеет приведенное значение (9.81 (м/с²)) вблизи земной поверхности. Значение g на других расстояниях от поверхности Земли изменяется!
Движение тела, брошенного вертикально вверх |
стр. 409 |
---|
Как найти максимальную высоту подъема
При броске тела вверх оно замедляется с ускорением g≈9,8 м/с², обусловленным гравитационным притяжением Земли. Именно поэтому в некоторый момент времени подброшенное тело останавливается и начинает движение в обратном направлении, вниз. Расстояние от точки смены направления движения тела до поверхности Земли и будет равно максимальной высоте подъема.
Вам понадобится
- — секундомер;
- — радар;
- — калькулятор;
- — угломер.
Инструкция
Найдите максимальную высоту подъема тела, брошено вверх при помощи секундомера. Не имеет значения, брошено ли тело вертикально вверх или под углом к горизонту. При помощи секундомера, засеките время, которое тело находилось в полете. Измеряйте значение времени в секундах. Поскольку половину времени, проведенного в полете тело поднимается, во вторую половину опускается, полученное значение поделите на 2.
Рассчитайте максимальную высоту подъема тела Н. Для этого возведите поделенное на 2 время полета t в квадрат. Полученное значение умножьте на ускорение свободного падения g≈9,8 м/с², а результат поделите на число 2, H=g∙t²/2. Высоту получите в метрах.
Пример. После броска с поверхности Земли тело снова упало на нее через 4 с, на какую максимальную высоту оно поднялось? Найдите время подъема тела на максимальную высоту. Оно равно половине всего времени движения 4/2=2 с. Подставьте значение в формулу H=g∙t²/2=9,8∙2²/2≈20 м. Если не требуется повышенная точность, значение ускорения свободного падения можно брать 10 м/с².
Определите максимальную высоту подъема тела, если известна его начальная скорость. Ее можно измерить специальным радаром. В некоторых устройствах, она изначально известна. В том случае, если тело запущено вертикально вверх с начальной скоростью v0, чтобы найти максимальную высоту подъема этого тела поделите квадрат этой начальной скорости на удвоенное значение ускорения свободного падения, H=v0²/2∙g. Скорость должна быть измерена в метрах в секунду.
Найдите максимальную высоту подъема тела, начальная скорость v0 которого направлена под углом к горизонту. При расчете учитывайте, что за подъем тела отвечает только вертикальная составляющая скорости, которая равна v0y= v0∙sin(α), где α – угол к горизонту, под которым тело начало свое движение, его измерьте угломером. Тогда для расчета максимальной высоты подъема тела можно использовать формулу, описанную в предыдущем пункте, а получившийся результат умножит на синус α, возведенный в квадрат H=(v0²/2∙g)∙sin²(α).
Источники:
- максимальная высота
Войти на сайт
или
Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Как найти максимальную высоту подъема тела?
Мальчик вращает камень,
привязанный к веревке длиной 50 см в вертикальной плоскости, делая 3,0 об/с.
Веревка обрывается в тот момент, когда линейная скорость камня направлена
вертикально вверх. На какую высоту взлетит камень?
Решение.
Максимальную высоту подъема
камня найдем из следующей формулы.
Где v0 – начальная скорость
камня, брошенного вертикально вверх, равная линейной скорости камня при его
движении по окружности радиусом R = l.
Найдем эту скорость по
формуле v0 = 2pul. Тогда hmax имеет следующий вид.
Ответ: hmax = 4,5 м.
Источник: Пособие-репетитор для подготовки к централизованному тестированию. С.Н.Капельян, Л.А.Аксенович.
hmax — максимальная высота
Smax — максимальная дальность полета, если бросок и падение на одном уровне
Sh — расстояние пройденное по горизонтали до момента максимального подъема
tmax — время всего полета
th — время за которое тело поднялось на максимальную высоту
Vo — начальная скорость тела
α — угол под которым брошено тело
g ≈ 9,8 м/с2 — ускорение свободного падения
Формула для расчета максимальной высоты достигнутое телом, если даны, начальная скорость Vo и угол α под которым брошено тело. :
Формула для вычисления максимальной высоты, если известны, максимальное расстояние S max или расстояние по горизонтали при максимальной высоте Sh и угол α под которым брошено тело. :
По этой формуле, можно определить максимальную высоту, если известно время th за которое тело поднялось на эту высоту. :
Формула для расчета максимальной дальности полета, если даны, начальная скорость броска Vo и угол α под которым брошено тело. :
или известны максимальная высота hmax и угол α под которым брошено тело. :
Формула для нахождения расстояния по горизонтали при максимальной высоте, если даны, начальная скорость броска Vo и угол α под которым брошено тело. :
или известны максимальная высота hmax и угол α под которым брошено тело. :
* т. к. траектория движения симметрична относительно линии максимальной высоты, то расстояние Sh ровно в два раза, меньше максимальной дальности броска Smax
Формула для определения времени затраченного на весь полет, если даны, начальная скорость Vo и угол α под которым брошено тело или если известна только максимальная высота hmax :
* т. к. траектория движения симметрична относительно линии максимальной высоты, то время максимального подъема th ровно в два раза, меньше максимального времени tmax
Формула для определения времени за которое тело поднялось на максимальную высоту, если даны, начальная скорость Vo и угол α под которым брошено тело или если известна только максимальная высота hmax :
- Подробности
-
Опубликовано: 11 августа 2015
-
Обновлено: 13 августа 2021