Для решения этой задачи мы используем законы кинематики. Поскольку сопротивлением воздуха пренебрегаем, движение тела будет происходить под действием силы тяжести, и мы можем считать, что ускорение свободного падения ( g ) равно ( 9.8 \, \text{м/с}^2 ).
Тело брошено вертикально вверх с начальной скоростью ( v_0 = 20 \, \text{м/с} ). Нам нужно определить общее время полета ( T ), которое состоит из времени подъема ( t_1 ) и времени падения ( t_2 ).
- Время подъема (t_1):
В момент, когда тело достигает максимальной высоты, его скорость становится равной нулю. Используем уравнение:
[ v = v_0 - g t_1, ]
где ( v = 0 ) (скорость в верхней точке), ( v_0 = 20 \, \text{м/с} ), и ( g = 9.8 \, \text{м/с}^2 ).
[ 0 = 20 - 9.8 t_1. ]
Решая это уравнение, находим:
[ 9.8 t_1 = 20 ]
[ t_1 = \frac{20}{9.8} \approx 2.04 \, \text{с}. ]
- Время падения (t_2):
Поскольку движение симметрично (подъем и падение происходят по одной траектории), время падения равно времени подъема:
[ t_2 = t_1 \approx 2.04 \, \text{с}. ]
- Общее время полета (T):
Суммируем время подъема и времени падения:
[ T = t_1 + t_2 = 2.04 + 2.04 = 4.08 \, \text{с}. ]
Таким образом, тело находилось в полете приблизительно 4.08 секунд.