Inzicht in de fysica

* Projectielbeweging: Het traject van het voetbal is een klassiek voorbeeld van projectielbeweging, waarbij de enige kracht die erop werkt, de zwaartekracht is na de eerste kick.

* Horizontale en verticale componenten: We moeten rekening houden met de horizontale (x) en verticale (y) componenten van de snelheid van het voetbal.

* vluchttijd: De tijd die de bal in de lucht doorbrengt, is gerelateerd aan de verticale snelheid.

* Bereik: De horizontale afgelegde afstand (50 m) is gerelateerd aan de horizontale snelheid en het tijdstip van de vlucht.

oplossing

1. Verticale beweging:

* We weten dat de tijd van vlucht (t) 3 seconden is.

* De versnelling als gevolg van zwaartekracht (g) is -9,8 m/s².

* De vergelijking gebruiken:

* t =2 * (v_y / g) (waarbij v_y de initiële verticale snelheid is)

* We kunnen oplossen voor v_y:

* v_y =(g * t) / 2 =(-9,8 m / s² * 3 s) / 2 =-14.7 m / s

* Het negatieve teken geeft aan dat de initiële verticale snelheid omhoog is.

2. Horizontale beweging:

* De horizontale snelheid (v_x) blijft constant gedurende de vlucht.

* We kunnen het bereik (r) en de tijd (t) gebruiken om v_x te vinden:

* R =v_x * t

* v_x =r / t =50 m / 3 s =16,67 m / s

3. schophoek (θ):

* De hoek van de kick (θ) is gerelateerd aan de horizontale en verticale componenten van snelheid:

* tan (θ) =v_y / v_x

* θ =arctan (v_y / v_x) =arctan (-14.7 m / s / 16.67 m / s) ≈ -41,8 °

Belangrijke opmerking: De hoek is negatief omdat de initiële verticale snelheid omhoog is. Om de hoek uit te drukken ten opzichte van de horizontale, nemen we de absolute waarde aan:

Daarom is de hoek van de trap ongeveer 41,8 ° boven de horizontale.