С балкона вертикально вверх брошен мяч с начальной скоростью 10 м/с. Найти высоту балкона, если на поверхность земли мяч упал через 3 с. Сопротивлением воздуха в задаче пренебречь.
Решение задачи начинаем с выбора системы отсчёта. В качестве тела отсчёта выбираем Землю, начало отсчёта помещаем на поверхность земли. Используем координатный способ описания движения. Одну из осей координат направляем вертикально вверх, вторую – горизонтально. Указываем на рисунке то, что задано по условию задачи – начальная скорость мяча равна
и направлена вертикально вверх, мяч брошен с некоторой высоты
. Трением в задаче пренебрегаем, поэтому указываем на рисунке вектор ускорения свободного падения, подчёркивая, что мяч движется под действием только силы тяжести.
В выбранной системе отсчёта необходимо составить уравнение движения. Движение в данной задаче равноускоренное, общий вид уравнения:
Поскольку ось
направлена вверх, то проекция вектора
будет положительной. Проекция вектора ускорения свободного падения будет отрицательной. Начальная координата вдоль оси
равна
. Тогда уравнение движения в данной задаче примет вид:
.По условию задано, что в момент времени 2 с мяч упал на поверхность земли. В выбранной системе отсчёта координата
равна нулю. Подставим в уравнение движения все числовые значения, заданные по условию:
.Из последнего уравнения получаем
м.
Ответ: высота балкона 15 м.

.