Вопрос задан 29.03.2025 в 18:25. Предмет Физика. Спрашивает Кравченко Вероника.

Из стартующей с ускорением 3 м/с^2 модели ракеты через 4 с выпал предмет. Через какое время он окажется на поверхности земли?

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Гильмутдинов Роман.

Для решения задачи нужно учитывать несколько факторов: начальную скорость предмета в момент его падения, высоту, на которой он находится, и ускорение свободного падения. Давайте подробно разберем, как рассчитать время, через которое предмет окажется на поверхности земли.

Дано:

  1. Ускорение ракеты: a=3м/с2a = 3 \, \text{м/с}^2.
  2. Время движения ракеты до момента падения предмета: t1=4сt_1 = 4 \, \text{с}.
  3. Ускорение свободного падения: g=9.8м/с2g = 9.8 \, \text{м/с}^2.

Найдем начальную скорость предмета в момент его падения:

Начальная скорость предмета равна скорости ракеты в момент, когда он выпал. Ракета двигалась с ускорением aa в течение t1t_1, поэтому скорость рассчитывается по формуле:

v=at1v = a \cdot t_1

Подставим значения:

v=34=12м/сv = 3 \cdot 4 = 12 \, \text{м/с}

Итак, начальная скорость предмета v0=12м/сv_0 = 12 \, \text{м/с}.

Найдем высоту, на которой находился предмет в момент падения:

Высота, на которой предмет выпал, соответствует пройденному ракетой пути за t1t_1. Расчет высоты производится по формуле:

h=12at12h = \frac{1}{2} a t_1^2

Подставим значения:

h=12342=12316=24мh = \frac{1}{2} \cdot 3 \cdot 4^2 = \frac{1}{2} \cdot 3 \cdot 16 = 24 \, \text{м}

Итак, высота h=24мh = 24 \, \text{м}.

Запишем уравнение движения предмета после падения:

После того как предмет выпал, он продолжает двигаться вверх по инерции (с начальной скоростью v0=12м/сv_0 = 12 \, \text{м/с}) и затем падает вниз под действием силы тяжести. Его высота в любой момент времени tt после падения описывается уравнением:

y(t)=h+v0t12gt2y(t) = h + v_0 t - \frac{1}{2} g t^2

Когда предмет достигает земли, его высота y(t)=0y(t) = 0. Подставим это условие в уравнение:

0=h+v0t12gt20 = h + v_0 t - \frac{1}{2} g t^2

Подставим значения:

0=24+12t129.8t20 = 24 + 12 t - \frac{1}{2} \cdot 9.8 \cdot t^2

Упростим:

0=24+12t4.9t20 = 24 + 12t - 4.9t^2

Перепишем в стандартной форме квадратного уравнения:

4.9t212t24=04.9t^2 - 12t - 24 = 0

Решим квадратное уравнение:

Используем формулу корней квадратного уравнения:

t=b±b24ac2at = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}

Где:

  • a=4.9a = 4.9,
  • b=12b = -12,
  • c=24c = -24.

Подставим значения:

t=(12)±(12)244.9(24)24.9t = \frac{-(-12) \pm \sqrt{(-12)^2 - 4 \cdot 4.9 \cdot (-24)}}{2 \cdot 4.9} t=12±144+470.49.8t = \frac{12 \pm \sqrt{144 + 470.4}}{9.8} t=12±614.49.8t = \frac{12 \pm \sqrt{614.4}}{9.8} t=12±24.789.8t = \frac{12 \pm 24.78}{9.8}

Рассчитаем два корня:

  1. t1=12+24.789.836.789.83.75сt_1 = \frac{12 + 24.78}{9.8} \approx \frac{36.78}{9.8} \approx 3.75 \, \text{с},
  2. t2=1224.789.812.789.81.3сt_2 = \frac{12 - 24.78}{9.8} \approx \frac{-12.78}{9.8} \approx -1.3 \, \text{с}

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос