Top.Mail.Ru

Горизонтальный бросок тела: формулы и разбор задачи с решением

1.4К 114 ~6 мин
  • ЕГЭ
  • 11 класс

Горизонтальный бросок — одна из самых частых тем на ЕГЭ и ОГЭ по физике. Такие задачи часто кажутся сложными, потому что в них сразу несколько неизвестных величин. Но основная идея здесь очень простая: движение по горизонтали и по вертикали рассматривается отдельно.

В этой статье разберём типовую задачу на горизонтальный бросок с высоты h: найдём время падения, дальность полёта, скорость перед ударом и угол падения. [i]

Свободное падение и баллистика

Баллистика — раздел механики, который изучает движение тел в поле силы тяжести.

Ускорение свободного падения обозначается буквой g. Оно примерно равно 9,80665 м/с², но на ЕГЭ в справочных материалах используется округлённое значение: g=10 м/с². [i]

Подготовка к экзаменам в 100балльном репетиторе

Разбор задачи

Тело брошено горизонтально с высоты h с начальной скоростью v0. Ускорение свободного падения — g. Пренебрегая сопротивлением воздуха, нужно найти время падения, дальность полёта, скорость перед ударом и угол падения. [i]

Разбор задачи
 

Из условия задачи следует, что необходимо найти четыре величины: время падения tВ, дальность полёта l, угол, под которым тело ударяется о землю, и скорость падения перед ударом vВ.

Распишем законы движения тела по обеим осям: [i]

x=x0+v0xt+axt22
vx=v0x+axt
y=y0+v0yt+ayt22
vy=v0y+ayt

Ось OX

Начальная координата по горизонтали и проекция ускорения тела на ось OX равны нулю.

Проекция скорости тела на ось OX равна модулю начальной скорости, так как тело было брошено горизонтально.

Ось OY

Начальная координата по оси OY равна высоте, с которой тело было брошено.

Проекция начальной скорости тела на ось OY равна нулю, так как тело было брошено горизонтально.

Проекция ускорения тела на ось Y равна g, так как ось направлена вертикально вверх, а ускорение — вниз.

Учитывая эти данные, преобразуем записанные выше уравнения и получим: [i]

x=v0t
vx=v0
y=hgt22
vy=gt

Время падения

В точке В координата y равна нулю, поэтому: [i]

0=hgtВ22

Из этой формулы выразим искомое tВ: [i]

tВ=2hg

Дальность полёта

Чтобы найти дальность полёта, найденное время подставим в уравнение координаты x, учитывая, что она в этот момент совпадает с дальностью полёта: [i]

xВ=l
l=v0tВ
l=v02hg

Скорость перед ударом

Найдём скорость тела непосредственно перед ударом о землю, то есть в точке В. Общая скорость тела складывается из двух проекций скоростей на ось X и Y по теореме Пифагора: [i]

vВ2=vВx2+vВy2

vВx постоянная и равна начальной скорости v0.

vВy найдём через уравнение проекции скорости на ось OY: [i]

vВy=gtВ

Подставим tВ: [i]

vВy=g2hg=2gh

Подставим найденные значения проекций скоростей: [i]

vВ2=v02+(2gh)2
vВ2=v02+2gh
vВ=v02+2gh

Угол падения

Угол α — это угол между скоростью тела в момент падения и проекцией этой скорости на ось X: [i]

Угол падения
 

Таким образом, тангенс угла равен отношению модуля противолежащего катета (vВy) к прилежащему катету (vВx): [i]

tgα=|vВy|vВx
tgα=2ghv0

Так как необходимо найти угол, то возьмём арктангенс полученного выражения: [i]

α=arctg2ghv0

Главное, что нужно запомнить

В задачах на горизонтальный бросок движение всегда разбивают на два независимых движения:

  • по горизонтали тело движется равномерно;
  • по вертикали — равноускоренно под действием силы тяжести.

Именно из этой идеи выводятся все основные формулы для горизонтального броска. [i]

Понравилась статья?

Подготовка к экзаменам в 100балльном репетиторе

Похожие статьи

С нами ты получишь высокие баллы на ЕГЭ и ОГЭ

№ 1 по стобалльникам
№ 1 по стобалльникам

Мы выпускаем больше всего стобалльников в России (в 2025 году каждый 7-й - наш выпускник)

430k+ учеников поступили в вузы мечты 430k+

Учеников поступили
в вузы мечты с нашей
помощью

11+ лет средний опыт наших преподавателей 11+

лет средний опыт наших преподавателей

Мы знаем, как забрать максимум на экзамене

Мы знаем, как забрать максимум на экзамене

Отправим стратегию подготовки к экзаменам на бесплатной консультации

  • Оценим текущий уровень знаний
  • Подскажем, с чего начать
  • Дадим понятный план действий
  • 11 класс
  • 10 класс
  • 9 класс
  • 8 класс
  • 7 класс