2016-12-31
Пуля массой $m$ летит вертикально вверх, достигает максимальной высоты и вертикально же падает вниз. В каких точках этой траектории скорость и ускорение пули имеют максимальное и минимальное значения? Учесть силу сопротивления воздуха $f$, которая растет с увеличением скорости движения пули.
Решение:
В каждой точке траектории полное ускорение пули направлено вниз; при движении вверх оно равно $g + f/m$, при движении вниз $g — f/m$.
Сила сопротивления воздуха $f$ всегда направлена противоположно скорости движения и растет при возрастании скорости. Но максимальной скоростью пуля будет обладать в самой нижней точке на пути вверх (в момент вылета), а на обратном пути — в момент падения. (Заметим, кстати, что максимальная скорость на обратном пути меньше, чем на пути вверх, так как часть энергии пули расходуется на преодоление сопротивления воздуха.) Следовательно, и сила сопротивления воздуха $f$ сначала направлена вниз я будет наибольшей в самой низшей точке пути (в момент вылета), затем она будет уменьшаться по мере уменьшения скорости, пройдет через нуль (в верхней точке) и, изменив направление на обратное, снова начнет возрастать.
Ускорение же пули будет все время направлено вниз и будет максимальным в момент вылета, затем оно уменьшается и в момент падения пули будет минимальным.