Logo
Logo

Сдуло

Полагая скорость ветра у поверхности Земли равной нулю, а расстояние от места запуска шара до наблюдателя равным $1~ км$ (см. рис), определите высоту подъема шара через $7$ минут после запуска и скорость ветра на этой высоте.

Пусть $u$ — вертикальная плоскость скорости шара. По условию $u=\mathrm{const}.$
Будем предполагать, что шар по горизонтали все время движется вместе с воздухом, т.е. его горизонтальная скорость в точке равна скорости ветра в этой точке.
Поскольку скорость ветра у земли нулевая то при малых $t$ в первом приближении получаем выражение:
$$
\alpha \approx \frac{h(t)}{L}=\frac{u}{L} t .
$$

При малых $t$ график практически линеен с коэффициентом $$
k=13.75 \frac{\circ}{мин} \approx 4 \cdot 10^{-3}~\frac{рад}{с}\\
k=\frac{u}{L} \Rightarrow u=4~м/с.
$$
Через $7~мин$ шар поднимется на высоту $$
h_{7_{мин}}=7_{мин} \cdot u=1.68~км.
$$Видно по графику, что при $t=7_{мин} :$ $ \frac{d \alpha}{d t}=0$.
Это значит, что скорость шара направлена по радиусу из той точки, из которой мы на него смотрим.

$\alpha=60^\circ$ при $t=7~мин$.
$v$ — скорость ветра на высоте $h_{7_{мин}}$.
Получаем $v=u \operatorname{ctg} \alpha=2.3~м/с$.

Ответ: За $7~мин$ шар поднимется на высоту $1.68~км$; скорость ветра на этой высоте равна $2.3~м/с$.