Джан дерхъаб! — За процветание всего живого!

Божественная физика. Кинематика

Глава 1. Кинематика точки

§16. Движение с постоянным ускорением свободного падения

Движение тела, брошенного под углом

Свободное падение — частный случай движения с постоянным ускорением $\vec{g}$. Но если тело бросить не строго вниз или вверх, а под углом к горизонту, его траектория будет криволинейной. Такое движение описывается теми же уравнениями, но уже в двух измерениях.

Разложим движение на две независимые составляющие: вдоль оси $OX$ (горизонтально) и вдоль оси $OY$ (вертикально). Вдоль $OX$ ускорение равно нулю — движение равномерное. Вдоль $OY$ действует ускорение $g$ — движение равноускоренное.

На рисунке показана траектория тела, брошенного под углом к горизонту. Это парабола.

Траектория тела, брошенного под углом $x$ $y$ траектория бросок верхняя точка падение

Уравнения движения

В проекциях на оси координат движение описывается двумя независимыми системами уравнений.

По горизонтали (ось $OX$):

\[x = v_0 \cos\alpha \cdot t, \quad v_x = v_0 \cos\alpha\]

По вертикали (ось $OY$):

\[y = v_0 \sin\alpha \cdot t - \frac{gt^2}{2}, \quad v_y = v_0 \sin\alpha - gt\]

Здесь $\alpha$ — угол, под которым тело брошено к горизонту, $v_0$ — модуль начальной скорости.

Важные величины

Из этих уравнений можно получить:

Максимальная дальность достигается при угле $45^\circ$.

Единство законов

Движение тела, брошенного под углом, — наглядный пример того, как единый божественный закон (ускорение свободного падения) проявляется в разных формах движения. В горизонтальном направлении тело движется по инерции равномерно, в вертикальном — равноускоренно. Оба движения независимы, но вместе дают красивую параболическую траекторию — одну из тех геометрических форм, которые Творец заложил в основание классической механики.


Вопросы для повторения

  1. Как разложить движение тела, брошенного под углом, на две составляющие?
  2. Какое движение происходит вдоль оси $OX$? Вдоль оси $OY$?
  3. Запишите уравнения $x(t)$ и $y(t)$ для тела, брошенного под углом.
  4. Как найти время подъёма? Максимальную высоту?
  5. При каком угле дальность полёта максимальна?
← Назад Вперед →
Математика — язык Бога, физика с химией — слово Его.