Люк Скайуокер летит над “Звездой смерти” на высоте h с постоянной скоростью и ищет шахту, в которую хочет попасть бомбой. Условия видимости таковы, что шахту можно обнаружить не дальше, чем на расстоянии l по горизонтали от истребителя (см. рис.). Люку нужно время чтобы прицелиться. С какой максимальной скоростью может лететь Люк, если он выпускает бомбу без начальной скорости относительно истребителя? Радиус “Звезды смерти” много больше l и h, ускорение свободного падения постоянно и равно g.
По условию, бомба выпадает из истребителя без начальной скорости, т. е. начальная скорость бомбы вдоль вертикальной оси y (параллельной g) — нулевая, вдоль горизонтальной x (перпендикулярной g) — Расстояние по высоте, которое надо преодолеть бомбе — h. Допустим, бомба летела время t. Тогда уравнение движения бомбы вдоль оси y будет выглядеть так:
По условию, Люк узнаёт о наличие шахты, когда расстояние между ними было l по горизонтали. Весь путь l бомба преодолела со скоростью вдоль оси x: сначала в истрибителе, затем 'своим ходом'. Таким образом, уравнение движения вдоль горизонтали выглядит следующим образом:
Если выразить время движения бомбы через h и подставить в уравнение движения вдоль оси x, то выражение для скорости получится следующим:
Теперь докажем, что получення скорость максимальна. Единственная возможность изменить данный ответ, это задержать выброс бомбы на t`. Тогда полученная скорость будет выглядеть так:
Очевидно, что максимум данной функции находится при t` = 0.
Ответ: