Question Number 20316 by Tinkutara last updated on 25/Aug/17
$$\mathrm{If}\:\mathrm{at}\:\mathrm{a}\:\mathrm{height}\:\mathrm{of}\:\mathrm{40}\:\mathrm{m},\:\mathrm{the}\:\mathrm{direction}\:\mathrm{of} \\ $$$$\mathrm{motion}\:\mathrm{of}\:\mathrm{a}\:\mathrm{projectile}\:\mathrm{makes}\:\mathrm{an}\:\mathrm{angle} \\ $$$$\pi/\mathrm{4}\:\mathrm{with}\:\mathrm{the}\:\mathrm{horizontal},\:\mathrm{then}\:\mathrm{its}\:\mathrm{initial} \\ $$$$\mathrm{velocity}\:\mathrm{and}\:\mathrm{angle}\:\mathrm{of}\:\mathrm{projection}\:\mathrm{are}, \\ $$$$\mathrm{respectively} \\ $$$$\left({a}\right)\:\mathrm{30},\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{cos}^{−\mathrm{1}} \left(−\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{5}}\right) \\ $$$$\left({b}\right)\:\mathrm{30},\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{cos}^{−\mathrm{1}} \left(−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right) \\ $$$$\left({c}\right)\:\mathrm{50},\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{cos}^{−\mathrm{1}} \left(−\frac{\mathrm{8}}{\mathrm{25}}\right) \\ $$$$\left({d}\right)\:\mathrm{60},\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{cos}^{−\mathrm{1}} \left(−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\right) \\ $$
Commented by Tinkutara last updated on 25/Aug/17
$$\mathrm{I}\:\mathrm{think}\:\mathrm{velocity}\:\mathrm{of}\:\mathrm{projection}\:\mathrm{should}\:\mathrm{be} \\ $$$$\mathrm{given}.\:\mathrm{Isn}'\mathrm{t}\:\mathrm{it}? \\ $$
Commented by ajfour last updated on 25/Aug/17
$${one}\:{more}\:{information}\:{need}\:{be} \\ $$$${given}.. \\ $$
Commented by Tinkutara last updated on 25/Aug/17
$$\mathrm{This}\:\mathrm{is}\:\mathrm{the}\:\mathrm{wrong}\:\mathrm{solution}\:\mathrm{given}\:\mathrm{in} \\ $$$$\mathrm{book}\:\mathrm{or}\:\mathrm{it}\:\mathrm{is}\:\mathrm{correct}? \\ $$
Commented by Tinkutara last updated on 25/Aug/17
Commented by Joel577 last updated on 25/Aug/17
$${how}\:{did}\:{it}\:{say}\:\mathrm{50}\:{m}/{s}? \\ $$
Commented by Tinkutara last updated on 25/Aug/17
$$\mathrm{Yes},\:\mathrm{so}\:\mathrm{this}\:\mathrm{solution}\:\mathrm{is}\:\mathrm{wrong}\:\mathrm{but}\:\mathrm{it}\:\mathrm{is} \\ $$$$\mathrm{in}\:\mathrm{my}\:\mathrm{book}. \\ $$
Commented by ajfour last updated on 25/Aug/17
$$−\mathrm{1}\leqslant\:\mathrm{cos}\:\mathrm{2}\theta\:\leqslant\mathrm{1} \\ $$$$−\mathrm{1}\:\leqslant\:−\frac{\mathrm{2}{gh}}{{u}^{\mathrm{2}} }\:\leqslant\:\mathrm{1} \\ $$$$\Rightarrow\:{u}^{\mathrm{2}} \:\geqslant\:\mathrm{2}{gh}\:\: \\ $$$$\:\:\:{u}^{\mathrm{2}} \:\geqslant\:\mathrm{800} \\ $$$$\:\:\:\:{u}\:\geqslant\:\mathrm{20}\sqrt{\mathrm{2}}\:\:\:\:\left(\approx\:\mathrm{28}{m}/{s}\:\right). \\ $$$${if}\:\:{u}=\mathrm{30}{m}/{s}\:\Rightarrow\:\:\theta=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{cos}^{−\mathrm{1}} \left(−\frac{\mathrm{8}}{\mathrm{9}}\right) \\ $$$${if}\:{u}=\mathrm{40}{m}/{s}\:\Rightarrow\:\:\theta=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{cos}^{−\mathrm{1}} \left(−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\right) \\ $$$${if}\:{u}=\mathrm{50}{m}/{s}\:\Rightarrow\:\:\theta=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{cos}^{−\mathrm{1}} \left(−\frac{\mathrm{8}}{\mathrm{25}}\right) \\ $$$${if}\:{u}=\mathrm{60}{m}/{s}\:\Rightarrow\:\theta=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\mathrm{cos}^{−\mathrm{1}} \left(−\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{9}}\right) \\ $$$$\left({c}\right)\:{is}\:{one}\:{of}\:{the}\:{possible}\:{solutions} \\ $$$$\left({a}\right),\:\left({b}\right),\:\left({d}\right)\:{are}\:{just}\:{not}\:{possible}. \\ $$
Commented by Tinkutara last updated on 25/Aug/17
$$\mathrm{Thanks}\:\mathrm{you}\:\mathrm{very}\:\mathrm{much}\:\mathrm{Sir}!\:\mathrm{So}\:\mathrm{it}\:\mathrm{is}\:\mathrm{to} \\ $$$$\mathrm{be}\:\mathrm{seen}\:\mathrm{by}\:\mathrm{the}\:\mathrm{options}. \\ $$