Кузнечик поднимается между двумя отвесными стенами высотой 15 м, перепрыгивая с одной на другую (см. рисунок). Сидя на стене, он может прыгнуть в любом направлении с фиксированной по модулю скоростью. Если скорость прыжка кузнечика равна 4 м/с, то ему потребуется не меньше 20 прыжков, чтобы достичь верха. При каких скоростях прыжка такой подъём вообще возможен? Сопротивлением воздуха пренебречь. Ускорение свободного падения равно 10 м/с2.
Найдём максимальную высоту, на которую может подняться кузнечик за один прыжок. Подъём возможен тогда и только тогда, когда эта высота положительна. Обозначим расстояние между стенами за l, модуль начальной скорости за v,
а её угол от горизонтали за Время полёта от одной стены до другой выразим через горизонтальную проекцию скорости, которая постоянна на всём полёте:
Высоту подъёма найдём из уравнения равноускоренного движения по вертикали:
Получили, что высота подъёма зависит от тангенса угла прыжка квадратично. Графиком такой зависимости является парабола с ветвями вниз. Её вершина расположена между корнями в точке Таким образом
Как было сказано выше, нас интересует hmax, то есть Осталось найти
Для этого рассмотрим подъём на стену за 20 прыжков. Будем считать, что все прыжки были совершены на максимальную высоту (если последний прыжок избыточен, ошибка будет невелика).
Обозначим высоту стен за H, тогда Из этого можем найти
:
Подставляем в и получаем ответ:
Ответ: Подъём возможен при скорости прыжка больше 2 м/с.

