(TIỂU LUẬN) báo cáo bài tập lớn bộ môn vật lý 1 đề tài vẽ QUỸ đạo của vật THEO PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP-HCM □&□ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN BỘ MÔN VẬT LÝ ĐỀ TÀI: VẼ QUỸ ĐẠO CỦA VẬT THEO PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Như Sơn Thuỷ Nhóm thực hiện: Nhóm - L37 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP-HCM □□ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN BỘ MÔN VẬT LÝ ĐỀ TÀI: 05 Thực nhóm 05: 1.Trần Minh Khoa 2.Phan Trung Kiên 3.Nguyễn Đăng Khoa (2113762) 4.Dương Đình Khơi 5.Nguyễn Văn Kiên TP-HCM, ngày 21 tháng 12 năm 2021 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU I TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI: 1.1 Yêu cầu: 1.2 Điều kiện: 1.3 Nhiệm vụ: II CƠ SỞ LÝ THUYẾT: 2.1 Tóm tắt lý thuyết: 2.2 Phương trình chuyển động vật: 2.3 Phương trình quỹ đạo 2.4 Các đại lượng ảnh hưởng đến quỹ đạo chuyển động: 2.5 Giải toán: III XỬ LÝ BÀI TOÁN TRÊN MATLAB: 10 3.1 Giới thiệu câu lệnh 10 3.2 Phần code: 11 3.3 Nhập số liệu: 11 3.4 Đồ thị quỹ đạo mô tả chuyển động: 11 IV KẾT LUẬN VÀ NHẬN XÉT: 12 V TÀI LIỆU THAM KHẢO: 13 PHỤ LỤC 14 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Hình Hình Hình 3 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng I TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Yêu cầu Sử dụng Matlab để giải tốn sau: “Một khí cầu bay lên từ mặt đất với vận tốc khơng đổi v0 Gió truyền cho khí cầu thành phần vận tốc theo phương ngang vx = ay, y độ cao Cho trước giá trị v0, a a Xác định phương trình chuyển động vật b Xác định phương trình quỹ đạo vật c Vẽ quỹ đạo vật khoảng thời gian từ t=0 đến t=5s 1.2 Điều kiện Sinh viên cần có kiến thức lập trình MATLAB Tìm hiểu lệnh Matlab liên quan symbolic đồ họa 1.3 Nhiệm vụ Xây dựng chương trình Matlab: Nhập giá trị ban dầu (những đại lượng đề cho) Thiết lập phương trình tương ứng Sử dụng lệnh symbolic để giải hệ phương trình Vẽ hình Chú ý: Sinh viên dùng cách tiếp cận khác II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tóm tắt lý thuyết Chuyển động vật thay đổi liên tuc vị trí vật theo thời gian Hệ vật quy ước đứng yên dùng để xác định vị trí hệ vật khác chuyển động gọi hệ quy chiếu Người ta thường gắn điểm gốc hệ truc tọa độ vào hệ quy chiếu, hệ truc toạ độ gọi hệ quy chiếu Để xác định thời gian chuyển động vật, người ta gắn vào hệ quy chiếu đồng hồ, vật chuyển động vị trí thay đổi theo thời gian Nếu vật có kích thước nhỏ không đáng kể so với khoảng cách chúng kích thước vật khác mà ta xem xét, kích thước vật bỏ qua, ta có khái niệm chất điểm Tập hợp chất điểm gọi hệ chất điểm Quĩ đạo đường mà chất điểm vạch nên khơng gian suốt q trình chuyển động Phương trình quĩ đạo phương trình biểu diễn liên hệ tọa độ không gian chất điểm 2.2 Phương trình chuyển động vật Gọi chất điểm r⃗=x i+ y j + z kvới x,y,z làm hàm thay đổi theo thời gian : ⃗⃗ { ⃗⃗ ⃗⃗ x=x ⃗i ⃗ Tọa độ điểm M: y= y j z=z k Phương trình chuyển động chất điểm M bao gồm vectơ vị trí tọa độ điểm M Quỹ đạo chất điểm M: f ( x , y , z )=0 tập hợp vị trí chất điểm suốt trình chuyển động Muốn tìm phương trình quỹ đạo chất điểm, ta khử t phương trình chuyển động chất điểm: dạng o Dạng 1: phương pháp o Dạng 2: sin & cos theo t : áp dụng sin2 x+cos2 x=1 Hình 2.3 Phương trình quỹ đạo Phương trình quỹ đạo phương trình mơ tả dạng quỹ đạo chất điểm , xác định quan hệ tọa độ khơng gian x,y,z chất điểm: f ( x , y , z )=const Có thể tìm dạng tường minh phương trình quỹ đạo cách khử thời gian t phương trình chuyển động Quỹ đạo chất điểm đường liên tục , biểu diễn vị trí chất điểm chuyển động khơng gian Chuyển động chất điểm gọi thẳng, tròn cong tùy thuộc vào dạng quỹ đạo thẳng , trịn cong 2.4 Các đại lượng ảnh hưởng đến quỹ đạo chuyển động 4.1 Vector vận tốc trung bình (v⃗): v⃗= t 2−t r⃗ −r⃗ =Δr Δt 4.2 Vector vận tốc tức thời (⃗v): ¿ 2.5 Giải toán v Đề: Khí cầu bị gió thổi với vận tốc phương ngang x= ay, bay lên với vận tốc v0 (trong y phương thẳng đứng x phương ngang) Ta có: o y= ∫ v0 dt =¿ v0 t (phương trình chuyển động theo phương Oy) o x= ∫ vx dt = ∫ aydt = ∫ a v0 tdt= a v0 2 ⋅t (phương trình chuyển động theo phương Ox) a III XỬ LÝ BÀI TỐN TRÊN MATLAB 3.1 Phần code Hình 3.2 Nhập số liệu Hình 3.3 Đồ thị quỹ đạo mơ tả chuyển động Hình 3 IV KẾT LUẬN VÀ NHẬN XÉT Đồ thị chuyển động vật có dạng nửa cung parabol Hệ số a thể sức gió vị trí xét Nếu hệ số a lớn độ lệch ngang vật lớn 10 V TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A L Garcia and C Penland, MATLAB Projects for Scientists and Engineers, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 1996 http://www.algarcia.org/fishbane/fishbane.html [2] Nguyễn Thị Bé Bảy, Huỳnh Quang Linh, Trần Thị Ngọc Dung (2009) VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A1 NXB Trường Đại Học Bách Khoa Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh 11 PHỤ LỤC clear close all clc %Nhập kiện syms X(t) Y(t) ; a = input('Nhập giá trị a: '); v0 = input('Nhập giá trị v0: '); %Phần a [X, Y] = dsolve([diff(X) == a*Y, diff(Y) == v0], Y(0) == 0, X(0) == 0, 't'); disp('a Phương trình chuyển động vật: ') fprintf(' x = %s\n',X) fprintf(' y = %s\n',Y) %Phần b disp('b Phương trình quỹ đạo vật: ') fprintf(' x = %0.5f * y^2\n',a / (2 * v0)) %Phần c (Đồ thị mô tả chuyển động) t = 0:0.01:5; hold on; axis equal; xlim([0 inf]); ylim([0 inf]); xlabel('x (m)'); ylabel('y (m)'); for i=1:500 plot([subs(X,t(i)) subs(X,t(i+1))],[subs(Y,t(i)) subs(Y,t(i+1))],'b-','LineWidth',2) pause(0.01); title(sprintf('Đồ thị mô tả chuyển động vật \n t = %0.2f s',t(i+1))) end 12 ... TP-HCM □□ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN BỘ MÔN VẬT LÝ ĐỀ TÀI: 05 Thực nhóm 05: 1. Trần Minh Khoa 2.Phan Trung Kiên 3.Nguyễn Đăng Khoa ( 211 3762) 4.Dương Đình Khơi 5.Nguyễn Văn Kiên TP-HCM, ngày 21 tháng 12 năm... CƠ SỞ LÝ THUYẾT: 2 .1 Tóm tắt lý thuyết: 2.2 Phương trình chuyển động vật: 2.3 Phương trình quỹ đạo 2.4 Các đại lượng ảnh hưởng đến quỹ đạo chuyển động: ... v0, a a Xác định phương trình chuyển động vật b Xác định phương trình quỹ đạo vật c Vẽ quỹ đạo vật khoảng thời gian từ t=0 đến t=5s 1. 2 Điều kiện Sinh viên cần có kiến thức lập trình MATLAB Tìm