Для начала переведем неудобные 54 км/ч в приятные 15 м/с. Затем, предположив, что "проезжает через туннель" - это промежуток между "первый вагон въехал в туннель" и "последний вагон выехал из туннеля", посчитаем на это основании длину поезда. Примем длину туннеля за м, длину поезда l, скорость нашего поезда м/с, скорость второго поезда , время проезда через туннель сек, а скорость проезда мимо поезда сек. Тогда , оттуда м. Теперь второй случай, поезд мимо поезда , м/с. Второй поезд ехал со скорость 10 метров в секунду.
x = x0 + V0x t + g(x) t^2 / 2,
l = 0 + V0 cosα t + 0,
l = V0 cosα t.
Нам неизвестна начальная скорость. Найдем ее, чтобы далее выразить время.
2) По закону сохранения энергии для положения тела сначала на башне, а затем - на максимальной высоте подъема H:
m V0^2 / 2 + m g h = m g H.
Нам неизвестна максимальная высота подъема H. Выразим ее.
3) S(y) = H = (Vy^2 - V0y^2) / - 2g(y),
H = V0^2 sin^2 α / 2g.
Возвращаемся к ЗСЭ:
m V0^2 / 2 + m g h = mg V0^2 sin^2 α / 2g, откуда начальная скорость равна:
V0 = sqrt(2gh / cos^2 α).
Возвращаемся к первому действию:
l = sqrt(2gh / cos^2 α) cosα t, откуда t равняется:
t = l / sqrt(2gh / cos^2 α) cosα,
t = 65 / sqrt(200 / 0,5) * 0,707 = 4,596 c