Artykuł źródłowy w wersji do druku [application/pdf]: (79 KB)
Rura o promieniu zakopana jest do połowy w ziemi. Z jaką minimalną prędkością powinna odbić się od ziemi żaba, która chce przeskoczyć przez tę rurę?
Rozwiązanie
Na pierwszy rzut oka może się wydawać, że tor lotu żaby powinien być styczny do rury w jej najwyższym punkcie. Rozważmy jednak tor symetryczny względem osi pionowej przechodzącej przez środek rury i styczny do niej w dwóch punktach. Niech prędkość żaby w punkcie styczności tworzy z poziomem kąt Z równań ruchu dla rzutu ukośnego otrzymujemy związek Zasada zachowania energii ma postać
gdzie jest prędkością żaby w chwili odbicia. Aby znaleźć jej wartość minimalną, musimy odpowiedzieć na pytanie, dla jakiego kąta funkcja
ma minimum. W tym celu wystarczy obliczyć jej pochodną i przyrównać ją do zera. Możemy też skorzystać z nierówności i wynikającej z niej Widzimy, że energia jest minimalna, gdy Szukana minimalna prędkość żaby wynosi Dla kąta gdy tor żaby styka się w najwyższym punkcie z rurą,