Для решения этой задачи можно использовать уравнение движения с учетом начальной скорости и ускорения свободного падения. Давайте обозначим:
- ( v_0 = 8 \, \text{м/с} ) — начальная скорость предмета (равна скорости вертолета),
- ( h = 17 \, \text{м} ) — начальная высота,
- ( g = 9.8 \, \text{м/с}^2 ) — ускорение свободного падения,
- ( t ) — время падения, которое нам нужно найти.
Уравнение движения для предмета, падающего с начальной высотой и начальной скоростью, можно записать как:
[
h(t) = h_0 + v_0 t - \frac{1}{2} g t^2
]
где
- ( h(t) ) — высота предмета в момент времени ( t ),
- ( h_0 = 17 \, \text{м} ) — начальная высота.
Так как нам нужно найти момент, когда предмет достигнет земли, мы полагаем, что ( h(t) = 0 ). Подставим известные значения в уравнение:
[
0 = 17 + 8t - \frac{1}{2} \cdot 9.8 \cdot t^2
]
Упростим это уравнение:
[
0 = 17 + 8t - 4.9t^2
]
Это квадратное уравнение относительно времени ( t ):
[
4.9t^2 - 8t - 17 = 0
]
Для решения квадратного уравнения используем формулу:
[
t = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}
]
где ( a = 4.9 ), ( b = -8 ), ( c = -17 ).
Подставляем значения:
[
t = \frac{-(-8) \pm \sqrt{(-8)^2 - 4 \cdot 4.9 \cdot (-17)}}{2 \cdot 4.9}
]
[
t = \frac{8 \pm \sqrt{64 + 333.2}}{9.8}
]
[
t = \frac{8 \pm \sqrt{397.2}}{9.8}
]
Вычисляем дискриминант:
[
\sqrt{397.2} \approx 19.92
]
Теперь находим два возможных значения для ( t ):
[
t_1 = \frac{8 + 19.92}{9.8} \approx \frac{27.92}{9.8} \approx 2.85 \, \text{с}
]
[
t_2 = \frac{8 - 19.92}{9.8} \approx \frac{-11.92}{9.8} \approx -1.22 \, \text{с}
]
Поскольку время не может быть отрицательным, мы берем положительное значение:
[
t \approx 2.85 \, \text{с}
]
Таким образом, предмет упадет на землю приблизительно через 2.85 секунды.