Ball i bevegelse med posisjonsvektor
En ball ruller av taket på et hus og ned på bakken. Vi plasserer et koordinatsystem slik at
- \(y\)-aksen ligger på bakken parallelt med husveggen
- \(x\)-aksen ligger på bakken, står vinkelrett på husveggen og skjærer \(y\)-aksen der ballen forlater hustaket
- \(z\)-aksen angir høyden over bakken med positiv retning oppover

Måleenheten på aksene er meter.
Posisjonen til ballen er gitt ved
der \(t\) er antall sekunder etter at ballen forlater taket.
- Hvor høyt over bakken er kanten på taket? Hva er posisjonen til ballen etter \(0{,}5\) s?
- Bestem farten til ballen når den treffer bakken.
- Ved hvilket tidspunkt er farten til ballen \(10 \mathrm{~m/s}\)?
a) 6 m over bakken; posisjon \((1,\ 2,\ 4{,}425)\) etter 0,5 s
b) \(\approx 11{,}8 \, \mathrm{m/s}\)
c) \(t \approx 0{,}84 \, \mathrm{s}\)

a
\(z\)-komponenten til \(\vec{r}(t)\) gir oss høyden ved tiden \(t=0\)
Posisjonen til ballen etter 0,5 s er gitt ved
Kanten av hustaket er 6 meter over bakken og ballen befinner seg i punktet \((1, 2, 4{,}425)\) etter 0,5 sekunder.
b
Vi må først finne ut når ballen treffer bakken, altså når \(\vec{r}_{z}(t)=0\), se linje 1 i GeoGebra. Vi kan se bort fra negative løsninger siden denne modellen kun er gyldig etter at ballen har forlatt kanten av taket.
Farten til ballen er gitt ved
Jeg tolker oppgaven slik at vi kun er interessert i farten og ikke retningen til ballen i det den treffer bakken. Z-komponenten til fartsvektoren er \(\frac{d}{dt}(6-0{,}7t-4{,}9t^{2})=-0{,}7-9{,}8t\). Farten er i så fall gitt ved
Farten når ballen treffer bakken vil være (se linje 2 i GeoGebra)
Farten er \(\underline{\underline{\approx 11{,}8 \text{ m/s}}}\) når ballen treffer bakken.
c
Vi løser likningen (se linje 3 i GeoGebra)
Igjen kan vi se bort fra den negative løsningen.
Farta til ballen er 10 m/s etter \(\underline{\underline{0{,}84}}\) sekunder.