Lời giải

a. Chọn hệ quy chiếu Oxy như hình vẽ, gốc thời gian là lúc khảo sát vật.

Chiếu lên trục ox có:

\[\left\{ \begin{array}{l}\begin{array}{*{20}{c}}{{x_0} = 0\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,}\\\begin{array}{l}{v_{0x}} = {v_0}.cos\alpha = 20.cos{45^0} = 10\sqrt 2 \left( {m/s} \right)\\{a_x} = 0\end{array}\end{array}\\{v_x} = 10\sqrt 2 \left( {m/s} \right)\end{array} \right.\]

\( \Rightarrow x = 10\sqrt 2 .t\,\,(m)\)

Chiếu lên trục oy có:

\[\left\{ \begin{array}{l}\begin{array}{*{20}{c}}{{y_0} = 0\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,}\\\begin{array}{l}{v_{0y}} = {v_0}.\sin \alpha = 20.\sin {45^0} = 10\sqrt 2 \left( {m/s} \right)\\{a_y} = - g = - 10\,m/{s^2}\end{array}\end{array}\\{v_y} = 10\sqrt 2 - 10t\end{array} \right.\]

\( \Rightarrow y = 45 + 10\sqrt 2 t - 5{t^2}\,\,(m)\)

Phương trình quỹ đạo của vật là: \(y = 45 + x - \frac{{{x^2}}}\)

\( \Rightarrow \) Vật có quỹ đạo là một Parabol

Khi lên đến độ cao max thì: 

v­_y = 0 \( \Rightarrow 10\sqrt 2 - 10t = 0 \Rightarrow t = \sqrt 2 \,(s)\)

Độ cao vật đạt được là: \(H = 45 + 10\sqrt 2 .\sqrt 2 - 5.{\left( {\sqrt 2 } \right)^2} = 55\,\,(m)\)

Khi vật chạm đất thì y = 0

\( \Rightarrow 45 + 10\sqrt 2 t - 5{t^2} = 0\,\, \Rightarrow t = 4,73\,s\)

Vậy sau 4,73s thì vật chạm đất

b. Tầm xa của vật: L = x = \(10\sqrt 2 .4,73 = 66,89\,(m)\)

Vận tốc vật khi chạm đất:

\(v = \sqrt {v_x^2 + v_y^2} = \sqrt {{{\left( {10\sqrt 2 } \right)}^2} + {{\left( {10\sqrt 2 - 10.4,73} \right)}^2}} = 36,05\,(m/s)\)

 c. Khi vật có độ cao 50 m thì

\(45 + 10\sqrt 2 t - 5{t^2} = 50\)

\( \Rightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{{t_1} = 0,414\,(s) \Rightarrow {v_{y1}} = 10\sqrt 2 - 10.0,414 \approx 10m/s}\\{{t_2} = 2,414\,(s) \Rightarrow {v_{y2}} = 10\sqrt 2 - 10.2,414 \approx - 10m/s}\end{array}} \right.\)

Tại t₁ vật đang đi lên, t₂ vật đang đi xuống.