Verified answer

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.