Тема . №22 Механика (Расчетная задача)
.04 Законы сохранения в механике
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела №22 механика (расчетная задача)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#24193

На ящике с новогодним салютом написано: «Высота полёта снарядов – 40 метров». Ящик установлен на ровной горизонтальной площадке. На каком минимальном расстоянии от ящика должны стоять зрители для того, чтобы показ салюта прошёл безопасно (чтобы вылетевший под любым углом из ящика снаряд ни при каких условиях не мог попасть в зрителей)? Сопротивлением воздуха можно пренебречь. Снаряды после вылета из ящика движутся по инерции.

Показать ответ и решение

Снаряды могут вылетать с одинаковыми скоростями под разными углами вылета. Максимальная высота, указанная на ящике, достигается при вылете снаряда вертикально вверх. Из этого условия можно найти начальную скорость вылета снарядов. Запишем закон сохранения энергии:

   2            ∘ ---
mv-0= mgh ⇒ v0 =  2gh.
  2

Здесь mv20
 2  – кинетическая энергия, mgh  – потенциальная энергия, m  – масса снаряда, v0  – начальная скорость полёта,      h  – максимальная высота подъёма снаряда.
Пусть снаряд вылетает под углом α  к горизонту.
Вертикальная проекция скорости изменяется по закону:

vy(t)= v0y + ayt,

где v0y  – проекция начальной скорости на вертикальную ось, t  – время полёта, ay = −g  – проекция ускорения на вертикальную ось.
Проекция начальной скорости на вертикальную ось равна:

v0y = v0sin α,

где v0  – начальная скорость.
При этом вертикальная составляющая скорости тела будет уменьшаться, пока не достигнет нуля в наивысшей точки подъема, тогда

                               v0sin α
0= v0sinα − gτ ⇒ v0sin α= gτ ⇒ τ =--g--. (1).

При этом время подъёма на максимальную высоту будет равно времени падения с неё, то есть общее время полёта равно   2τ  . Движение по горизонтали постоянно и описывается уравнением:

L (t)= v0xt,

где v  = v cosα
 0x   0  – горизонтальная проекция скорости.
Тогда дальность полёта

                   2v20 cosα sinα   v20sin 2α
L (2τ)= v0cosα⋅2τ = -----g-----= ---g---.

Минимальное расстояние будет равно максимально возможной дальности полёта снаряда. Максимум достигается при α= 45∘ . Тогда искомая величина:

Lmax = 2gh-= 2h= 80 м
        g
Ответ: 80 м
Критерии оценки

Критерии проверки

2 балла ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: закон сохранения механической энергии, формулы кинетической энергии точки, потенциальной энергии тела в однородном поле тяжести, формулы кинематики тела, брошенного под углом к горизонту)

II) Описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов. (описаны величины не входящие в КИМы)

III) Представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями)

IV) Представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. (В ответе обязательно указываются единицы измерений.)

1 балл ставится за задачу если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков.

Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют. (не описаны вновь вводимые величины, которых нет в условии и КИМ)

ИЛИ

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты.

ИЛИ

В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.

ИЛИ

Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины)

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!