Từ mặt đất một vật được ném xiên lệch với phương ngang một góc $\alpha ={45}^0$với vận tốc ban đầu là $20m/s$ . Lấy $g=10m/s^2$. Viết phương trình chuyển động của vật và độ cao mà vật có thể lên tới

a. Chọn hệ quy chiếu Oxy như hình vẽ

Thời điểm ban đầu

Chiếu lên trục ox có

$x_0=0;{v_0}_x=v_{0}cos\alpha =10\sqrt{2}(m/s)$

Chiếu lên trục oy có

$y_0=0;v_{0y}=v_{0}sin\alpha =10\surd 2(m/s)$

Xét tại thời điểm t có $a_x=0;a_y=-g$

Chiếu lên trục ox có

$v_x=10\surd 2(m/s);x=10\surd 2t$

Chiếu lên trục Oy có

$v_y=10\surd 2-10t;y=45+10\surd 2t-5t^2$

$\Rightarrow y=45+x-\frac{x^2}{40}$Vậy vật có quỹ đạo là một Parabol

Khi lên đến độ cao max thì: $v_y=0\Rightarrow 0=10\surd 2-10t\Rightarrow t=\surd 2\left(s\right)$

$H_{max}=y=45+10.\surd 2.\surd 2-5(\surd 2{)}^2=55(m)$

Khi vật chạm đất thì $y=0\Rightarrow 45+10\surd 2t-5t^2=0\Rightarrow t=4,73\left(s\right)$

Vậy sau 4,73s thì vật chạm đất

b. Tầm xa của vật $L=x=10\surd 2.4,73\approx 66,89\left(m\right)$

Vận tốc vật khi chạm đất $v=\sqrt{v_x^2+v_y^2}$

Với $v_y=10\surd 2-10.4,73=33,16(m/s)$

$\Rightarrow v=\surd \left(\right(10\surd 2{)}^2+33,〖16{〗}^2)=36,05(m/s)$

c. Khi vật có độ cao 50 thì

$y=50=45+10\surd 2t-5t^2\Rightarrow t_1=2,414\left(s\right);t_2=0,414\left(s\right)$

Lúc $t_1=2,414\left(s\right)\Rightarrow v_1=10\surd 2-10t_1=10\surd 2-10.2,414\approx -10(m/s)$

Lúc $t_2=0,414\left(s\right)\Rightarrow v_2=10\surd 2-10t_2=10\surd 2-10.0,414\approx 10(m/s)$

Ứng với hai trường hợp vật đi xuống đi lên

Chọn hệ quy chiếu Oxy như hình vẽ

Thời điểm ban đầu

Chiếu lên trục ox có

$x_0=0;v_{0x}=v_0\cos \alpha =20.\frac{1}{2}=10\left(m/s\right)$

Chiếu lên trục oy có:$y_0=0$

$v_{0y}=v_0\sin \alpha =20.\frac{\sqrt{3}}{2}=10\sqrt{3}\left(m/s\right)$

Xét tại thời điểm t có $a_x=0;a_y=-g$

Chiếu lên trục ox có

$v_x=10;x=10t$

Chiếu lên trục oy có: $v_y=10\sqrt{3}-10t;y=10\sqrt{3}t-5t^2$

$\Rightarrow y=\sqrt{3}x-\frac{x^2}{20}$ Vậy quỹ đạo của vật là một parabol

b. khi vật 2s ta có $x=10.2=20\left(m\right)$;$y=10\sqrt{3}.2-{5.2}^2=14,641\left(m\right)$

Vận tốc của vật lức 2s là $v_1=\sqrt{v_{1x}^2+v_{1y}^2}$

với $v_{1x}=10\left(m/s\right);v_{1y}=10\sqrt{3}-10.2=-2,68\left(m/s\right)$

$\Rightarrow v_1=\sqrt{{\left(10\right)}^2+{\left(-2,68\right)}^2}=10,353\left(m/s\right)$

c. Khi chạm đất $y=0\Rightarrow \sqrt{3}x-\frac{x^2}{20}=0\Rightarrow x=20\sqrt{3}\left(m\right)$

và $10\sqrt{3}t-5t^2=0\Rightarrow t=2\sqrt{3}\left(s\right)$

Vật chạm đất cách vị trí ném là $20\sqrt{3}\left(m\right)$

Vận tốc khi chạm đất $v=\sqrt{v_x^2+v_y^2}$

với  $v_x=10\left(m/s\right)$;$v_y=10\sqrt{3}-10.2\sqrt{3}=-10\sqrt{3}\left(m/s\right)$

$\Rightarrow v=\sqrt{{10}^2+{\left(-10\sqrt{3}\right)}^2}=20\left(m/s\right)$