Для решения этой задачи воспользуемся основными уравнениями движения тела, брошенного горизонтально, в условиях отсутствия сопротивления воздуха.
Горизонтальное движение: Тело движется равномерно и прямолинейно, так как на него не действуют горизонтальные силы (сопротивление воздуха пренебрежимо мало). Следовательно, горизонтальное перемещение ( x ) можно выразить через начальную скорость ( v ) и время полета ( t ):
[ x = v \cdot t ]
Вертикальное движение: Вертикальное движение является свободным падением. Для высоты ( h ) из которой брошено тело, и времени падения ( t ), верно следующее уравнение:
[ h = \frac{1}{2} g t^2 ]
где ( g ) — ускорение свободного падения, примерно равное ( 9.8 \, м/с^2 ).
Связь между дальностью полета и высотой: По условию задачи, дальность полета ( l ) равна высоте бросания ( h ). Так как ( l = x ), и ( l = h ), то:
[ v \cdot t = \frac{1}{2} g t^2 ]
Решая это уравнение относительно ( t ), получаем:
[ t = \frac{2v}{g} ]
Подставляя это значение ( t ) в формулу для высоты ( h ), получаем:
[ h = \frac{1}{2} g \left(\frac{2v}{g}\right)^2 ]
[ h = \frac{1}{2} g \frac{4v^2}{g^2} ]
[ h = \frac{2v^2}{g} ]
Подставляем численные значения:
[ v = 10 \, м/с ]
[ g = 9.8 \, м/с^2 ]
[ h = \frac{2 \cdot (10)^2}{9.8} ]
[ h = \frac{200}{9.8} \approx 20.41 \, м ]
Таким образом, тело брошено с высоты примерно 20.41 метра.