Чтобы найти угол, под которым брошено тело, если максимальная высота подъема равна 1/4 дальности полета, давайте используем уравнения кинематики.
Пусть начальная скорость тела ( v_0 ), угол броска ( \theta ), максимальная высота подъема ( H ), а дальность полета ( L ).
- Максимальная высота подъема ( H ):
Максимальная высота подъема для движения с начальной скоростью ( v_0 ) под углом ( \theta ) определяется формулой:
[ H = \frac{v_0^2 \sin^2 \theta}{2g} ]
- Дальность полета ( L ):
Дальность полета для движения с начальной скоростью ( v_0 ) под углом ( \theta ) определяется формулой:
[ L = \frac{v_0^2 \sin 2\theta}{g} ]
По условию задачи:
[ H = \frac{L}{4} ]
Теперь подставим выражения для ( H ) и ( L ) в это соотношение:
[ \frac{v_0^2 \sin^2 \theta}{2g} = \frac{1}{4} \cdot \frac{v_0^2 \sin 2\theta}{g} ]
Упростим это уравнение:
[ \frac{v_0^2 \sin^2 \theta}{2g} = \frac{v_0^2 \sin 2\theta}{4g} ]
Сократим на ( \frac{v_0^2}{g} ):
[ \frac{\sin^2 \theta}{2} = \frac{\sin 2\theta}{4} ]
Используем тригонометрическое тождество ( \sin 2\theta = 2 \sin \theta \cos \theta ):
[ \frac{\sin^2 \theta}{2} = \frac{2 \sin \theta \cos \theta}{4} ]
Упростим:
[ \sin^2 \theta = \sin \theta \cos \theta ]
Сократим на ( \sin \theta ) (предполагая, что ( \sin \theta \neq 0 )):
[ \sin \theta = \cos \theta ]
Это возможно, когда:
[ \theta = 45^\circ ]
Таким образом, тело было брошено под углом ( 45^\circ ) к горизонту.