Supponiamo di lanciare un proiettile ad una velocità sufficientemente alta da poter colpire un bersaglio a distanza. Dato che la velocità è di 34 m / s e la distanza del raggio è di 73 m, quali sono due possibili angoli di lancio del proiettile?

Supponiamo di lanciare un proiettile ad una velocità sufficientemente alta da poter colpire un bersaglio a distanza. Dato che la velocità è di 34 m / s e la distanza del raggio è di 73 m, quali sono due possibili angoli di lancio del proiettile?
Anonim

Risposta:

# Alpha_1 ~ = 19,12 ° #

# Alpha_2 ~ = 70.88 ° #.

Spiegazione:

Il movimento è un movimento parabolico, cioè la composizione di due movimenti:

il primo, orizzontale, è un moto uniforme con legge:

# X = x_0 + v_ (0x) t #

e il secondo è un movimento decelerato con legge:

# y = y_0 + v_ (0y) t + 1 / 2g t ^ 2 #,

dove:

  • # (X, y) # è la posizione al momento # T #;
  • # (X_0, y_0) # è la posizione iniziale;
  • # (V_ (0x), v_ (0y)) # sono le componenti della velocità iniziale, cioè per le leggi della trigonometria:

    #v_ (0x) = v_0cosalpha #

    #v_ (0y) = v_0sinalpha #

    (#alfa# è l'angolo con cui la velocità vettoriale si forma con l'orizzontale);

  • # T # è tempo;
  • # G # è l'accelerazione di gravità.

Per ottenere l'equazione del moto, una parabola, dobbiamo risolvere il sistema tra le due equazioni scritte sopra.

# X = x_0 + v_ (0x) t #

# y = y_0 + v_ (0y) t + 1 / 2g t ^ 2 #.

Cerchiamo # T # dalla prima equazione e sostituiamo nella seconda:

# T = (x-x_0) / v_ (0x) #

# Y = y_0 + v_ (0y) (x-x_0) / v_ (0x) -1 / 2g * (x-x_0) ^ 2 / v_ (0x) ^ 2 # o:

# Y = y_0 + v_0sinalpha (x-x_0) / (v_0cosalpha) -1 / 2g * (x-x_0) ^ 2 / (V_0 ^ 2cos ^ 2alpha) # o

# Y = y_0 + sinalpha (x-x_0) / cosalpha-1 / 2g * (x-x_0) ^ 2 / (V_0 ^ 2cos ^ 2alpha) #

Per trovare la gamma possiamo assumere:

# (X_0, y_0) # è l'origine #(0,0)#e il punto in cui cade ha le coordinate: # (0, x) # (#X# è la gamma!), quindi:

# 0 = 0 + sinalpha * (x-0) / cosalpha-1 / 2g (x-0) ^ 2 / (V_0 ^ ^ 2cos 2alpha) RARR #

# x * sinalpha / cosalpha-g / (2v_0 ^ ^ 2cos 2alpha) x ^ 2 = 0rArr #

#x (sinalpha / cosalpha-g / (2v_0 ^ ^ 2cos 2alpha) x) = 0 #

# X = 0 # è una soluzione (il punto iniziale!)

# X = (2sinalphacosalphav_0 ^ 2) / g = (V_0 ^ 2sin2alpha) / g #

(usando la formula del doppio angolo del seno).

Ora abbiamo il destra formula per rispondere alla domanda:

# Sin2alpha = (x * g) / V_0 ^ 2 = (73 * 9.8) / 34 ^ 2 = ~ 0,6189rArr #

# 2alpha_1 ~ = arcsin0,6189 + K360 ° ~ = 38,23 ° #

# Alpha_1 ~ = 19,12 ° #

e (il seno ha soluzioni supplementari):

# 2alpha_2 ~ = 180 ° -arcsin0,6189 + K360 ° ~ = 180 ° -38,23 ° ~ = 141,77 ° #

# Alpha_2 ~ = 70.88 ° #.