Задача очень простая, на умение записывать уравнения движения тел в соответствующих осях. Рисунок для решения мы приводим справа, для его увеличения нажмите на него.
Запишем уравнения движения тела по оси y:
y=v0sinα⋅t—gt22 Заменяя в уравнении y на данное h, получим квадратное уравнения, которое необходимо решить для нахождения времени полета. Неудивительно, что уравнение имеет 2 корня, поскольку на данной высоте тело за все время полета будет находиться 2 раза, что видно из рисунка.
a = 400 мм = 0,4 метра - сторона основания куба;
b = 1200 мм = 1,2 метра - сторона основания куба;
c = 300 мм = 0,3 метра - высота куба;
ro1 = 720 кг/м^3 - плотность дерева;
ro2 = 1000 кг/м^3 - плотность воды.
Требуется определить глубину погружения куба в воду H (метры).
Погружение будет продолжаться до тех пор, пока сила тяжести, действующая на куб, не уравновесится силой архимеда:
G = A;
m * g = ro2 * V1 * g;
ro1 * V * g = ro2 * V1 * g;
ro1 * a * b * c = ro2 * a * b * H;
ro1 * c = ro2 * H;
H = ro1 * c / ro2 = 720 * 0,3 / 1000 = 216 / 1000 = 0,216 метров.
ответ: глубина погружения куба равна 216 миллиметров.
Объяснение:
Запишем уравнения движения тела по оси y:
y=v0sinα⋅t—gt22
Заменяя в уравнении y на данное h, получим квадратное уравнения, которое необходимо решить для нахождения времени полета. Неудивительно, что уравнение имеет 2 корня, поскольку на данной высоте тело за все время полета будет находиться 2 раза, что видно из рисунка.
h=v0sinα⋅t—gt22
gt2—2v0sinα⋅t+2h=0
Найдем дискриминант:
D=4v20sin2α—8gh
Проверять положительность дискриминанта не будем, поскольку решение задачи быть должно, значит он априори неотрицателен.
Тогда корни квадратного уравнения равны:
t=2v0sinα±4v20sin2α—8gh−−−−−−−−−−−−√2g
Мы получили ответ в общем виде. Теперь подставим все известные величины в СИ:
t=2⋅10⋅sin30∘±4⋅102⋅sin230∘—8⋅10⋅1,05−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−√2⋅10
Получаем два корня:
[t=0,7сt=0,3с