一塊石頭從100米高的塔頂落下,同時另一塊石頭以25米/秒的速度從地面豎直向上丟擲。計算這兩塊石頭何時何地相遇。
對於石頭A:當石頭從塔頂落下時,
初始速度 $u_A=0$
下落距離 $=x$
下落時間 $=t$
因此,
高度,$h=(100 – x)$
這裡,$g=10\ m/s^2$ [因為石頭正在下落]
我們知道,
$h=ut+\frac{1}{2}gt^2$
將數值代入上式
$(100-x)=0\times t+\frac{1}{2}\times 10\times t^2$
或 $(100-x)=5t^2$ .......$(i)$
對於石頭B:對於豎直向上丟擲的石頭
高度,$h=x$
初始速度,$u_B=25\ m/s$
時間,$t=?$
$g=-10\ m/s^2$ [因為石頭正在上升]
使用公式,$s=ut+\frac{1}{2}gt^2$
或 $x=25t+\frac{1}{2}(-10)t^2$
或 $x=25t-5t^2$
將以上兩個方程相加,我們得到
$100=25t$
或 $t=\frac{100}{25}=4\ s$
4秒後,兩塊石頭A和B將相遇。
將 $t=4\ s$ 代入 $(i)$
$100-x=5t^2$
或 $x=100-5t^2$
或 $x=100-5\times4^2$
或 $x=100-80$
或 $x=20\ m$
所以,4秒後,兩塊石頭在地面以上20米處相遇。
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