Для решения задачи необходимо воспользоваться уравнениями движения с постоянным ускорением, а именно уравнением для вертикального движения тела, которое учитывает ускорение свободного падения (гравитацию).
Начнем с основного уравнения кинематики для движения с постоянным ускорением:
[ s = v_0 t + \frac{1}{2} a t^2 ]
где:
- ( s ) — перемещение (в данном случае высота ( h )),
- ( v_0 ) — начальная скорость,
- ( t ) — время,
- ( a ) — ускорение.
В нашем случае:
- ( s = 50 ) м,
- ( t = 4 ) с,
- ( a = -g ) (ускорение свободного падения, где ( g \approx 9.8 ) м/с², знак минус потому что ускорение направлено вниз).
Подставим известные значения в уравнение:
[ 50 = v_0 \cdot 4 + \frac{1}{2} (-9.8) \cdot 4^2 ]
Теперь упростим уравнение:
[ 50 = 4v_0 - \frac{1}{2} \cdot 9.8 \cdot 16 ]
[ 50 = 4v_0 - 78.4 ]
Переносим все неизвестные в одну часть уравнения:
[ 4v_0 = 50 + 78.4 ]
[ 4v_0 = 128.4 ]
Делим обе части уравнения на 4:
[ v_0 = \frac{128.4}{4} ]
[ v_0 = 32.1 \text{ м/с} ]
Таким образом, начальная скорость тела ( v_0 ) составляет 32.1 м/с.