问题 解答题

一摩托车手欲飞跃黄河,设计摩托车沿跑道飞出时前进方向与水平方向的仰角是12°,飞跃的水平距离是35 m,为了安全,摩托车在最高点与落地点的垂直落差约10 m,那么,骑手沿跑道飞出时的速度应为多少?(单位是km/h,精确到个位)

(参考数据:sin12°=0.2079,cos12°=0.9781,tan12°=0.2125)

答案

摩托车飞离跑道后,不考虑空气阻力,其运动轨迹是抛物线,轨迹方程是x=vtcos12°,y=vtsin12°-

1
2
×9.8t2

其中v是摩托车飞离跑道时的速度,t是飞行时间,x是水平飞行距离,y是相对于起始点的垂直高度,将轨迹方程改写为

y=-

1
2
1
(cos12°•v)2
×9.8x2+tan12°•x,

即y=-5.1219

x2
v2
+0.2125x.

当x≈0.0207v2时,

取得ymax≈0.0022v2

当x=35时,y=-6274.3275

1
v2
+7.4375.

∵ymax-y=10,

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