Здесь применим закон сохранения импульса.
Разорвавшийся снаряд можно считать замкнутой системой. Считаем, что разрыв его произошел не под действием порохового заряда.
Тогда импульс снаряда равен векторной сумме импульсов осколков.
Р = 20*150 = 3000 кг*м/с.
Р1 = 4*50 = 200 кг*м/с.
Р2 = 3000 - 200 = 2800 кг*м/с.
Импульс снаряда направлен горизонтально.
Если меньшая часть массой 4 кг получила скорость 50 м/с, направленную вперёд под углом 60 градусов к горизонту (имеется ввиду, что вперёд вниз), тогда большая часть полетит вперёд вверх.
Это следует из параллелограмма векторов.
Угол находим из расчёта треугольника по углу 60 градусов и двум сторонам 200 и 2800 по теореме синусов.,
sin α /200 = sin 60°/2800.
sin α = 200*sin 60°/2800 = sin 60°/14 = 0,86602/14 = 0,06186.
α = 0,0619 радиан или 3,547 градуса.
