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Schiefer Wurf ohne Luftwiderstand

> restart;

Die Wurfbewegung kann in zwei voneinander unabhängige Teilbewegungen zerlegt werden;
die eine in horizontaler, die andere in vertikaler Richtung:

> DGLx:= diff(x(t),t,t) = 0:
DGLy:= diff(y(t),t,t) = - g:
DGLx;
DGLy;

diff(x(t),`$`(t,2)) = 0 diff(y(t),`$`(t,2)) = -g

Lösen dieser Differentialgleichungen unter den angegebenen Randbedingungen
(vx0, vy0 =  Komponenten der Anfangsgeschwindigkeit  v0 in x - bzw. in y -Richtung):

> assume(v[x0] > 0, v[y0] > 0);
interface(showassumed = 0);
Randbedingungen:=
   x(0)    = 0,
   y(0)    = 0,   
   D(x)(0) = v[x0],
   D(y)(0) = v[y0]:
lgn:= dsolve({DGLx, DGLy, Randbedingungen}, {x(t), y(t)});

x und y in Abhängigkeit von der Zeit t:

> if op(0,lhs (lgn[1])) = x then
  glx:= x = rhs(lgn[1]);
  gly:= y = rhs(lgn[2]);
else
  glx:= x = rhs(lgn[2]);
  gly:= y = rhs(lgn[1]);
fi;

glx := x = v[x0]*t
gly := y = -1/2*g*t^2+v[y0]*t

Auflösen der Gleichung  glx  nach t und Einsetzen in die Gleichung  gly:

> t:= rhs(isolate(glx, t)):
y(x):= expand(rhs(gly));

Ersetzen von  vx0  durch  v0 cos(α), bzw.  vy0 durch v0 sin(α):

> v[x0]:= v[0]*cos(alpha);
v[y0]:= v[0]*sin(alpha);
y(x):= y(x);

v[x0] := v[0]*cos(alpha)
v[y0] := v[0]*sin(alpha)

Berechnung der Wurfhöhe h:

> h:= simplify(eval(y(x), x = solve(diff(y(x),x) = 0, x)));

h := 1/2*1/g*v[y0]^2

Berechnung der Wurfweite xmax:

> lgn1:= simplify(subs(y = 0, solve(gly, x)[1]));
lgn2:= simplify(subs(y = 0, solve(gly, x)[2]));
if lgn1 = 0 then x[max]:= lgn2 else x[max]:= lgn1; fi;

lgn1 := 2*v[y0]*v[x0]/g

lgn2 := 0

x[max] := 2*v[y0]*v[x0]/g

Zahlenbeispiel mit Schaubild:

> g:= 10:
alpha:= convert(65*degrees, radians):
v[0]:= 5.5:
v[x0]:= evalf(v[0]*cos(alpha), 3);
v[y0]:= evalf(v[0]*sin(alpha), 3);
y(x):= -1/2*g*x^2/v[x0]^2+v[y0]*x/v[x0]:
x[max]:= evalf(1/5*v[y0]*v[x0], 3);
plot (y(x), x = 0.. x[max],
  scaling = CONSTRAINED,
  font = [COURIER, 12]);

v[x0] := 2.35
v[y0] := 4.97
x[max] := 2.34


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