42.14 m
对(-30,10)位置,下标2,x0位置下标0,x1位置下标1,
对整体,能量守恒—— 1/2mV1^2=1/2mV2^2+mgy2=1/2mV0^2+mgy0
由此可直接算出 V1=sqrt(V2^2+2gy2)=36.15 [m/s]
2gy0= V2^2+2gy2-V0^2 ....................... 1
在x0-x1区间,将运动分成水平和垂直考虑
水平方向,V0x=V1x
垂直方向,做上抛运动, V1y^2-V0y^2=2gy0
V0x^2+V0y^2=y0^2
将x0,x1处的斜率, V0y/V0x=1/15x0 ,V1y/V1x=-1/15x1
分别代入上抛运动式,再把1也代入,只留下 V0y,X0,X1
X1=sqrt(X0^2/V0y^2*(V2^2+2gy2) -15^2) ....................... 2
这里要加一个边界条件:上抛运动,至少要到达山顶,才能往前走
1/2mV0y^2 >=mg(40-y0)
V0y^2 >= 2g(40-y0)= 2*g*1/30*x0^2
把这个代入 2式,x0消失
X1 <= 42.14
水平速度V1 竖直速度V2
轨道没有摩擦力所以1/2mV末^2-1/2mV初^2=mgh 整理得V总^2-V初^2=2g△h ①
△h=Y末-Y初 ②
设x0点脱轨 则在该点切线斜率为K=Y'= (-1/15)X0=a/b ③
V1=V末b/√(a^2+b^2)④ V2=V末a/√(a^2+b^2)⑤
V2t-1/2gt^2=h⑥ X1=V1t⑦ 此h为X=X0æ