一个球从100米高度自由落下,每次落地后反弹回原高度的一半,再落下,再反弹。求它在第n次落地时,共经过多少米,用Python语言编写
时间: 2024-09-28 16:17:11 浏览: 338
为了计算球在第n次落地时共经过的总距离,我们需要考虑每次下落和反弹的高度变化。初始情况下,球从100米开始落下。每次落地后,它反弹的高度是之前下落高度的一半。
我们可以定义一个递归函数来计算这个过程。当球落到地面(即n为偶数时),我们添加当前高度到总距离;当球弹起并再次下落(即n为奇数时),我们只计算下落的距离,因为上一次已经算过了反弹的部分。这里假设球第一次落地不算反弹,因此对于n=1的情况,不执行任何操作。
下面是相应的Python代码:
```python
def total_distance(n, initial_height=100):
if n == 1: # 第一次落地,不计反弹
return 0
elif n % 2 == 0: # 偶数次落地,包括下落和反弹
return initial_height + total_distance(n - 1, initial_height / 2)
else: # 奇数次落地,只有下落
return initial_height * (1 + 1/2**(n // 2 - 1)) # 下落高度之和
# 例如,请求第5次落地的距离
distance_n_5 = total_distance(5)
print(f"在第5次落地时,球总共经过了 {distance_n_5} 米")
```
这个函数会计算第n次落地时球的总行程。你可以根据需要改变`n`的值来查看不同次数的总路程。
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根据物理公式,每次弹跳的高度可以用公式h/2^n表示,其中h为初始高度,n为弹跳次数。而每次弹跳的路程可以用公式h*2表示。因此,第n次落地时,共经过的路程可以用以下公式计算:s = h + 2*h + 2*h/2 + 2*h/2^2 + ... + 2*h/2^(n-1)。第n次反弹的高度可以用公式h/2^n计算。
下面是代码实现:
```
#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main() {
double h = 100, s = 0;
int n;
printf("请输入弹跳次数n:");
scanf("%d", &n);
for (int i = 0; i < n; i++) {
s += h;
h /= 2;
s += h;
}
printf("第%d次落地时,共经过%lf米\n第%d次反弹%lf米高", n, s, n, h);
return 0;
}
```
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t = √(2h/g)
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代入h=100米和g=9.8米/秒²,可以得到:
t = √(2×100/9.8) ≈ 4.52秒
由于小球每次落地后会反弹回来,因此需要将小球从100米高度自由落体落下两次,然后在第二次落地后将其反弹高度的一半加回去。第一次落地后,小球反弹的高度为50米(因为它从100米高度落下,然后反弹回去,到达了50米高度),第二次落地后,小球反弹的高度为25米(因为它从50米高度落下,然后反弹回去,到达了25米高度)。因此,小球第二次落地时的高度为:
h = 25米 + 50米 + 50米 = 125米
再次代入公式,计算小球从125米高度落下的时间:
t' = √(2×125/9.8) ≈ 5.05秒
小球落地的总时间为第一次落地的时间加上第二次落地的时间:
t + t' ≈ 4.52秒 + 5.05秒 ≈ 9.57秒
因此,小球从100米高度落下后反弹10次后落地的时间大约为9.57秒。
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