6. Teleso bolo vrhnuté zo zemského povrchu zvisle nahor rýchlosťou v0 = 4,9 m.s-1. Súčasne z maximálnej výšky, ktorú toto teleso dosiahne, je vrhnuté zvisle nadol druhé teleso tou istou začiatočnou rýchlosťou v0.Treba určiť čas t*, v ktorom sa obidve telesá stretnú, vzdialenosť h od zemského povrchu, v ktorej sa stretnú a rýchlosti obidvoch telies v1* a v2* v okamihu stretnutia. Odpor vzduchu zanedbajte!
v0 = 4,9 m.s-1 t* = ?, h = ?, v1* = ?, v2* = ? | |||||
Prvé teleso vrhnuté zvisle nahor sa pohybuje rovnomerne spomaleným pohybom. Pre jeho dráhu s1 a rýchlosť v1 platia vzťahy: | |||||
s1 = v0t – 1/2 gt2 , | (1) | ||||
v1 = v0 – gt , | (2) | ||||
kde s1 je prejdená dráha v čase t, v0 je počiatočná rýchlosť, v1 rýchlosť telesa v čase t a g je tiažové zrýchlenie. Maximálnu výšku dosiahne prvé teleso v čase tm , v ktorom jeho rýchlosť v1 = 0 m.s-1, takže zo vzťahu (2) vyplýva: | |||||
tm = v0 / g . | |||||
Zo vzťahu (1) dostaneme, že v čase tm prejde prvé teleso dráhu: | |||||
hmax = v0 (v0 / g) - 1/2 g (v0 / g)2 , hmax = 1/2 v02 / g . | |||||
s2 = v0t + 1/2 gt2 , | (3) | ||||
| v2 = v0 + gt , | (4) | |||
kde s2 je prejdená dráha v čase t, v1 rýchlosť druhého telesa v čase t. V okamihu stretnutia oboch telies bude platiť: | |||||
s1 + s2 = hmax , | (5) | ||||
čiže: | |||||
v0t* - 1/2 gt*2 + v0t* + 1/2 gt*2 = v02 / 2g , | |||||
kde t* je čas, v ktorom sa telesá stretnú. Riešením predchádzajúcej rovnice dostaneme: | |||||
2v0t* = v02 / 2g t* = v0 / 4g t* = 4,9 m.s-1 / (4 . 9,81 m.s-2) t* = 0,125 s . | |||||
Pre vzdialenosť h od zemského povrchu, v ktorej sa telesá stretnú platí: | |||||
h = v0 (v0 / 4g) - 1/2 g (v0 / 4g)2 h = 7v02 / 32g h = 7 . 4,92 m2.s-2 / (32 . 9,81 m.s-2) h = 0,535 m . | |||||
Pre rýchlosti v1* a v2* v čase stretnutia t* dosadením do príslušných vzťahov dostaneme: | |||||
v1* = v0 - v0 / 4 = 3v0 / 4 v1* = 3,675 m.s-1 v2* = v0 + v0 / 4 = 5v0 / 4 v2* = 6,125 m.s-1 . | |||||
Obidve telesá sa stretnú za 0,125 s vo vzdialenosti 0,535 metra od zemského povrchu. V okamihu stretnutia budú mať telesá rýchlosti v1* = 3,675 m.s-1 a v2* = 6,125 m.s-1 . |