2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




На страницу 1, 2, 3, 4, 5, 6  След.
 
 Максимальная дальность прыжка с качелей
Сообщение13.07.2017, 17:26 
Аватара пользователя
Задача: Как надо прыгать с качелей, чтобы улететь на максимальное расстояние? Найти максимальное расстояние.
Мое неполное решение:
Изображение
Пусть для определенности длина качелей равна $h$, а расстояние от земли до точки подвеса $a+h$. После использования закона сохранения механической энергии и других кинематических формул я получил формулу дальности полета:
$$\[\begin{gathered}
  {x_{dal}}(h,g,a,\alpha ) = h\sin \alpha  + \sqrt {2gh\cos \alpha } \cos \alpha  \cdot \frac{{\sqrt {2gh\cos \alpha } \sin \alpha  + \sqrt {2(gh\cos \alpha {{\sin }^2}\alpha  + a + h - \cos \alpha )} }}{g} =  \hfill \\
  h\sin \alpha  + \frac{{gh\cos \alpha \sin 2\alpha  + 2\cos \alpha \sqrt {gh\cos \alpha (gh\cos \alpha  {{\sin }^2}\alpha  + a + h - \cos \alpha )} }}{g} =  \hfill \\
  h(\sin \alpha  + \cos \alpha \sin 2\alpha ) + \frac{{2\cos \alpha \sqrt {gh\cos \alpha (gh\cos \alpha  {{\sin }^2}\alpha  + a + h - \cos \alpha )} }}{g} \hfill \\ 
\end{gathered} \]$$
Мне казалось сначала, что точка максимума зависит только от $\alpha$, по аналогии с углом $\[45^\circ \]$, но, построив пару графиков $x_{dal}}(\alpha)$, с различными параметрами $h,g,a$ я убедился, что она зависит от всего, таким образом, бессмысленно решать задачу для частных случаев. Именно поэтому в задаче вопрос "как", а не "под каким углом". Может кто подскажет, как найти точку максимума этой громадины?

 
 
 
 Re: Максимальная дальность прыжка с качелей
Сообщение13.07.2017, 17:37 
Аватара пользователя
Rusit8800

У Вас где-то собака порылась.
1. Пусть $\alpha$ - девяносто градусов. Тогда $x_{dal}(...)$ должна быть нулем. А у Вас - $h$.
2. Функция $x_{dal}(...)$ должна зависеть не только от координат, но и, например, от скорости. Или максимальной высоты. А у Вас не зависит.

UPD: сорри, пункт 1 снимается. $h$ и должно быть.

 
 
 
 Re: Максимальная дальность прыжка с качелей
Сообщение13.07.2017, 17:38 
И с размерностями в подкоренном выражении явно что-то не то.

 
 
 
 Re: Максимальная дальность прыжка с качелей
Сообщение13.07.2017, 17:40 
Аватара пользователя
EUgeneUS в сообщении #1233295 писал(а):
А у Вас - $h$.

Правильно, если мы спрыгнем с качелей в тот момент, когда они будут горизонтальны, то мы просто упадем вниз. Из свойств прямоугольника получил, что расстояние - $h$.

-- 13.07.2017, 17:40 --

EUgeneUS в сообщении #1233295 писал(а):
например, от скорости

Она зависит от угла.

-- 13.07.2017, 17:42 --

Sender в сообщении #1233297 писал(а):
И с размерностями в подкоренном выражении явно что-то не то.

Мда, квадрат скорости и расстояние...

 
 
 
 Re: Максимальная дальность прыжка с качелей
Сообщение13.07.2017, 17:43 
Rusit8800 в сообщении #1233290 писал(а):
с различными параметрами $h,g,a$ я убедился, что она зависит от всего, таким образом, бессмысленно решать задачу для частных случаев. Именно поэтому в задаче вопрос "как", а не "под каким углом". Может кто подскажет, как найти точку максимума этой громадины?
Что значит "зависит от всего"? Вот например, у вас в формуле есть $g$, в числителе - в степени $1/2$, в знаменателе - в степени $1$. Следовательно, чтобы улететь подальше, надо выбрать планету с как можно меньшим $g$. Вы такой ответ хотите услышать? :mrgreen:
Или, все-таки, при такой постановке задачи как
Rusit8800 в сообщении #1233290 писал(а):
Как надо прыгать с качелей, чтобы улететь на максимальное расстояние?
вы считаете, что качели - вот они, фиксированные, и все параметры качелей есть константы? Но тогда у вас функция одной переменной, и...

 
 
 
 Re: Максимальная дальность прыжка с качелей
Сообщение13.07.2017, 17:44 
Аватара пользователя
Rusit8800 в сообщении #1233299 писал(а):
Мда, квадрат скорости и расстояние...
И косинус там же ;-)

 
 
 
 Re: Максимальная дальность прыжка с качелей
Сообщение13.07.2017, 17:45 
Аватара пользователя
Подкоренное выражение получилось из дискриминанта уравнения:
$$\[g{t^2} - 2{v_0}\sin \alpha  \cdot t - 2(a + h - \cos \alpha ) = 0\]$$

 
 
 
 Re: Максимальная дальность прыжка с качелей
Сообщение13.07.2017, 17:45 
Аватара пользователя
Ещё раз: и косинус! Вычитаемый из метров.

 
 
 
 Re: Максимальная дальность прыжка с качелей
Сообщение13.07.2017, 17:46 
Аватара пользователя
rockclimber в сообщении #1233301 писал(а):
и все параметры качелей есть константы?

Параметры. $h,g,a$ - любые положительные числа.

 
 
 
 Re: Максимальная дальность прыжка с качелей
Сообщение13.07.2017, 17:47 
Аватара пользователя
Rusit8800 в сообщении #1233299 писал(а):
Она зависит от угла.


Берем угол равным нулю. Какая скорость и чему она равна?

 
 
 
 Re: Максимальная дальность прыжка с качелей
Сообщение13.07.2017, 17:47 
Аватара пользователя
А если так?
$$\[g{t^2} - 2{v_0}\sin \alpha  \cdot t - 2a + 2h(1 - \cos \alpha ) = 0\]$$

-- 13.07.2017, 17:48 --

А, ой
$$\[g{t^2} - 2{v_0}\sin \alpha  \cdot t - 2(a + h - h\cos \alpha ) = 0\]$$

 
 
 
 Re: Максимальная дальность прыжка с качелей
Сообщение13.07.2017, 17:48 
Аватара пользователя
В последнем уравнении хотя бы всё в метрах ;-)

 
 
 
 Re: Максимальная дальность прыжка с качелей
Сообщение13.07.2017, 17:49 
Аватара пользователя
EUgeneUS в сообщении #1233308 писал(а):
Какая скорость и чему она равна?

Вычисляется по формуле $v_0=\[\sqrt {2gh\cos \alpha } \]$

-- 13.07.2017, 17:51 --

Тогда так:
$$\[{x_{dal}}(h,g,a,\alpha ) = h(\sin \alpha  + \cos \alpha \sin 2\alpha ) + \frac{{2\cos \alpha \sqrt {gh\cos \alpha (gh\cos \alpha {{\sin }^2}\alpha  + a + h - h\cos \alpha )} }}{g}\]$$

-- 13.07.2017, 17:51 --

Хотя все равно что-то не то...

 
 
 
 Re: Максимальная дальность прыжка с качелей
Сообщение13.07.2017, 17:52 
Аватара пользователя
Rusit8800 в сообщении #1233312 писал(а):
Вычисляется по формуле $v_0=\[\sqrt {2gh\cos \alpha } \]$


При этом $h$ - это всё ещё плечо качелей?

 
 
 
 Re: Максимальная дальность прыжка с качелей
Сообщение13.07.2017, 17:53 
Аватара пользователя
Да.

-- 13.07.2017, 17:54 --

Видимо такая неразбериха с подкоренным выражением происходит из-за того, что дискриминант уравнения
$$\[g{t^2} - 2{v_0}\sin \alpha  \cdot t - 2(a + h - h\cos \alpha ) = 0\]$$
является суммой квадрата скорости и расстояния.

 
 
 [ Сообщений: 82 ]  На страницу 1, 2, 3, 4, 5, 6  След.


Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group