При входе в метро барометр показывает 101.3 кПа выясни на какой глубине находиться станция метро если барометр на этой платформе показывает давление равное 101645 Па Округлить ответ до целых
Время Δt складывается из времен подъема ракеты t1 до высоты h и спуска ступени t2 с этой высоты:
Δt = t1 + t2 (!)
если ракета начинала подъем без начальной скорости, то справедливо уравнение:
h = (a t1²)/2 = 2g t1²
поэтому время t1 равно:
t1 = √(h/(2g))
ракета, поднявшись на высоту h, приобретает скорость v = a t1 = 4g t1. такую же скорость по модулю, но обратную по направлению, приобретает ступень. для нее справедливо уравнение:
h = 4g t1 t2 + (g t2²)/2
перепишем квадратное уравнение относительно t2 в виде:
t2² + 8 t1 t2 - (2h)/g = 0
корень этого уравнения (отрицательный, разумеется, отбрасываю):
t2 = (-8 t1 + √(64 t1² + (8h)/g))/2
t2 = √(16 t1² + (2h)/g) - 4 t1
после ряда преобразований и подстановки выражения для t1 получаем:
t2 = √(h/g) * (√10 - √8)
вернемся к формуле (!):
Δt = √(h/(2g)) + √(h/g) * (√10 - √8)
нетрудно получить выражение для h:
h = (g Δt²)/(√(1/2) + √10 - √8)²
h = (9.8*40^(2))/(sqrt(0.5)+sqrt(10)-sqrt(8))^(2) ≈ 14470.389 м
• если длина плоскости L и тело скатывается без начальной скорости, то справедливо уравнение:
○ поэтому время скатывания равно:
• по определению cosα = b/L. значит, L = b/cosα (1)
• так как трение отсутствует, то ускорение телу сообщается только горизонтальной компонентой силы тяжести, то есть a = g sinα (2)
○ используя выражения (1) и (2), получаем для времени скатывания:
• возьмем производную от t(α) и приравняем ее к нулю, дабы найти точки экстремума (предварительно упрощаю выражение):
данное равенство выполняется при sin(2α) ≠ 0 и cos(2α) = 0 (b и g равными нулю быть не могут). получаем простое тригонометрическое уравнение (k ∈ Z):
ясно, что углы больше 90° мы не рассматриваем. поэтому α = 45°. область допустимых углов:
то есть, α ≠ 90° и α ≠ 180°
Δt = t1 + t2 (!)
если ракета начинала подъем без начальной скорости, то справедливо уравнение:
h = (a t1²)/2 = 2g t1²
поэтому время t1 равно:
t1 = √(h/(2g))
ракета, поднявшись на высоту h, приобретает скорость v = a t1 = 4g t1. такую же скорость по модулю, но обратную по направлению, приобретает ступень. для нее справедливо уравнение:
h = 4g t1 t2 + (g t2²)/2
перепишем квадратное уравнение относительно t2 в виде:
t2² + 8 t1 t2 - (2h)/g = 0
корень этого уравнения (отрицательный, разумеется, отбрасываю):
t2 = (-8 t1 + √(64 t1² + (8h)/g))/2
t2 = √(16 t1² + (2h)/g) - 4 t1
после ряда преобразований и подстановки выражения для t1 получаем:
t2 = √(h/g) * (√10 - √8)
вернемся к формуле (!):
Δt = √(h/(2g)) + √(h/g) * (√10 - √8)
нетрудно получить выражение для h:
h = (g Δt²)/(√(1/2) + √10 - √8)²
h = (9.8*40^(2))/(sqrt(0.5)+sqrt(10)-sqrt(8))^(2) ≈ 14470.389 м
h ≈ 14.47 км