При движении камня, брошенного под углом к горизонту (при условии отсутствия сопротивления воздуха), на него действует только одна сила — сила тяжести. Это определяет характер изменения всех физических величин. 1. Модуль ускорения камня Не изменяется. Согласно второму закону Ньютона, ускорение тела определяется приложенной к нему силой. Поскольку сопротивлением воздуха мы пренебрегаем, на камень действует только сила тяжести . Следовательно, ускорение камня в любой точке траектории равно ускорению свободного падения: Ускорение направлено вертикально вниз и остается постоянным по модулю и направлению на протяжении всего полета. 2. Потенциальная энергия в поле тяжести Увеличивается. Потенциальная энергия тела в поле тяжести Земли вычисляется по формуле: Где:
- — масса камня; — ускорение свободного падения; — высота над уровнем горизонта.
Так как по условию задачи камень набирает высоту, значение растет, что ведет к прямо пропорциональному увеличению потенциальной энергии.
3. Горизонтальная составляющая скорости Не изменяется. Скорость тела можно разложить на две составляющие: вертикальную ( ) и горизонтальную ( ).
- На вертикальную составляющую действует ускорение свободного падения, поэтому она уменьшается при подъеме.
- На горизонтальную составляющую никакие силы не действуют (так как в отсутствие сопротивления воздуха).
Следовательно, горизонтальная проекция скорости остается постоянной в любой момент времени:
Итоговая таблица изменений
| Величина | Изменение | Причина |
|---|---|---|
| Модуль ускорения | Не изменяется | Действует только постоянная сила тяжести |
| Потенциальная энергия | Увеличивается | Прямая зависимость от высоты ( ) |
| Горизонтальная скорость | Не изменяется | Отсутствие ускорения в горизонтальном направлении |
Я могу помочь вам рассчитать конкретные значения этих величин (например, максимальную высоту подъема или дальность полета), если вы предоставите начальную скорость и угол броска. Хотите произвести такой расчет?