Чтобы решить задачу о движении тела, брошенного вертикально вверх, можно использовать уравнения движения с постоянным ускорением. В данном случае ускорение будет равно ускорению свободного падения ( g \approx 9.8 \, \text{м/с}^2 ), направленному вниз.
Дано:
- Начальная скорость ( v_0 = 30 \, \text{м/с} )
- Высота, на которой нужно найти время, ( h = 25 \, \text{м} )
- Ускорение свободного падения ( g = 9.8 \, \text{м/с}^2 )
Используем уравнение движения:
[ h = v_0 t - \frac{1}{2} g t^2 ]
Подставим известные значения:
[ 25 = 30t - \frac{1}{2} \cdot 9.8 \cdot t^2 ]
[ 25 = 30t - 4.9t^2 ]
Это квадратное уравнение имеет вид:
[ 4.9t^2 - 30t + 25 = 0 ]
Решим его стандартным способом через дискриминант:
Коэффициенты:
- ( a = 4.9 )
- ( b = -30 )
- ( c = 25 )
Вычислим дискриминант:
[ D = b^2 - 4ac = (-30)^2 - 4 \cdot 4.9 \cdot 25 ]
[ D = 900 - 490 = 410 ]
Теперь найдем корни уравнения:
[ t = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a} ]
[ t = \frac{30 \pm \sqrt{410}}{9.8} ]
Вычислим значения:
[ \sqrt{410} \approx 20.25 ]
Таким образом, у нас два решения:
[ t_1 = \frac{30 + 20.25}{9.8} \approx \frac{50.25}{9.8} \approx 5.13 \, \text{с} ]
[ t_2 = \frac{30 - 20.25}{9.8} \approx \frac{9.75}{9.8} \approx 0.99 \, \text{с} ]
Тело будет находиться на высоте 25 м дважды: сначала при подъеме через примерно 0.99 с, а затем при спуске через примерно 5.13 с.