сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 21 № 30
i

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 \tau, чтобы при­це­лить­ся. С какой мак­си­маль­ной ско­ро­стью  v 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.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

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)  —  v . Рас­сто­я­ние по вы­со­те, ко­то­рое надо пре­одо­леть бомбе  — h. До­пу­стим, бомба ле­те­ла время t. Тогда урав­не­ние дви­же­ния бомбы вдоль оси y будет вы­гля­деть так:

 дробь: чис­ли­тель: y, зна­ме­на­тель: h конец дроби = дробь: чис­ли­тель: g t в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

По усло­вию, Люк узнаёт о на­ли­чие шахты, когда рас­сто­я­ние между ними было l по го­ри­зон­та­ли. Весь путь l бомба пре­одо­ле­ла со ско­ро­стью  v вдоль оси x: сна­ча­ла в ис­три­би­те­ле, затем 'своим ходом'. Таким об­ра­зом, урав­не­ние дви­же­ния вдоль го­ри­зон­та­ли вы­гля­дит сле­ду­ю­щим об­ра­зом:

 дробь: чис­ли­тель: x, зна­ме­на­тель: l конец дроби = v левая круг­лая скоб­ка t плюс \tau пра­вая круг­лая скоб­ка .

Если вы­ра­зить время дви­же­ния бомбы через h и под­ста­вить в урав­не­ние дви­же­ния вдоль оси x, то вы­ра­же­ние для ско­ро­сти по­лу­чит­ся сле­ду­ю­щим:

v= дробь: чис­ли­тель: l, зна­ме­на­тель: \tau плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 2 h, зна­ме­на­тель: g конец дроби конец ар­гу­мен­та конец дроби .

Те­перь до­ка­жем, что по­лу­чен­ня ско­рость мак­си­маль­на. Един­ствен­ная воз­мож­ность из­ме­нить дан­ный ответ, это за­дер­жать вы­брос бомбы на t`. Тогда по­лу­чен­ная ско­рость будет вы­гля­деть так:

v= дробь: чис­ли­тель: l, зна­ме­на­тель: \tau плюс t в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \prime пра­вая круг­лая скоб­ка плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 2 h, зна­ме­на­тель: g конец дроби конец ар­гу­мен­та конец дроби .

Оче­вид­но, что мак­си­мум дан­ной функ­ции на­хо­дит­ся при t`  =  0.

 

Ответ: v= дробь: чис­ли­тель: l, зна­ме­на­тель: \tau плюс ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: 2 h, зна­ме­на­тель: g конец дроби конец ар­гу­мен­та конец дроби .

Классификатор: Ме­ха­ни­ка. Бал­ли­сти­че­ское дви­же­ние