Die einfach Lösung wäre es zu beachten, dass es für den Ball schnurzpiepegal ist, in welche xy-Richtung er fliegt.
Sprich, man braucht nur die Abwurfgeschwindigkeit (d.h. den Betrag) in der waagerechten und setzt die in die Formeln für den waagerechten Wurf ein:
v_xy = sqrt(10^2 + 20^2) = sqrt(500)
Rest steht im Post von Fetzi86.