Из шланга бьет струя воды со скоростью 10 м/с под углом 30 градусов к горизонту. Определите массу воды, находящейся в воздухе, если площадь отверстия 2 см квадратных.

время полёта воды из шланга это время движения тела брошенного под углом 30° со скоростью V0

чтобы найти это время можно записать уравнения движения

y=V0*sin30°t - gt^2 / 2,

где V0*sin30° - - v0y - - проекция скорости на ось Oy

-g - - ay - - проекция ускорения на ось Oy

в момент падения y=0

V0*sin30°t - gt^2 / 2 = 0

домножив на 2, учтя sin30°=1/2, получим

V0 t - g t^2 = 0

t=0 не подходит (соответствует моменту старта струи из шланга) t = V0/g - - время полёта воды из шланга на землю.

в воздухе находится вся вода, которая ещё не успела упасть. то есть вся вода, которая вылетела из шланга не раньше, чем время t назад

поэтому, количество воды, которое находится в воздухе, это количество воды, которое вылетает из шланга за время t=V0/g

за это время из шланга вытекает столб воды площадью S и длиной l=V0 t, поэтому объём воды равен Sl=S V0 t = S V0^2 / g, а масса воды равна m = p S V0^2 / g =

= 5 кг