ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN VẬT LÝ 1 ĐỀ TÀI Bài tập 16 Vẽ quỹ đạo chuyển động ném xiên trong trọng trường bỏ qua lực cản và xác định.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN VẬT LÝ ĐỀ TÀI Bài tập 16: Vẽ quỹ đạo chuyển động ném xiên trọng trường bỏ qua lực cản xác định vài thơng số liên quan LỚP L12, NHĨM 11: Vũ Văn Linh Đỗ Duy Dương Nguyễn Minh Tuấn Nguyễn Thị Hồng Trúc Nguyễn Thị Thủy Tiên GVHD: Nguyễn Thế Thường ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN VẬT LÝ ĐỀ TÀI Bài tập 16: Vẽ quỹ đạo chuyển động ném xiên trọng trường bỏ qua lực cản xác định vài thông số liên quan LỚP L12, NHÓM 11: Vũ Văn Linh Đỗ Duy Dương Nguyễn Minh Tuấn Nguyễn Thị Hồng Trúc Nguyễn Thị Thủy Tiên 2011540 2011033 2012344 2012315 2012187 GVHD : Nguyễn Thế Thường Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 MỤC LỤC MỤC LỤC Trang DANH SÁCH NHÓM Chương I CƠ SỞ LÝ THUYẾT VẬT LÍ 1.1 Chuyển động ném xiên .4 1.2 Định luật II Newton Chương II CƠ SỞ LÝ THUYẾT MATLAB 2.1 Tổng quan MATLAB…………………………………… 2.2 Các hàm, lệnh MATLAB sử dụng 10 Chương III GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN 12 3.1 Các bước thực 12 3.2 Chương trình MATLAB 12 Chương IV KẾT QUẢ THỰC HIỆN 15 4.1 Ví dụ minh họa……………………………………………….15 4.2 Giải thích phân tích kết quả……………………………….17 TÀI LIỆU THAM KHẢO 18 Chương I CƠ SỞ LÝ THUYẾT VẬT LÍ 1.1 Chuyển động ném xiên: 1.1.1 Lý thuyết: Chuyển động ném xiên chuyển động vật ném lên với vận tốc ban đầu 𝑣0 hợp với phương ngang góc α (gọi góc ném) Vật ném xiên chịu tác dụng trọng lực 1.1.2 Phân tích chuyển động ném xiên: • Theo phương ngang: Vật không chịu tác dụng lực nên chuyển động vật chuyển động thẳng • Theo phương thẳng đứng: Giai đoạn 1: Vật chuyển động lên đến độ cao cực đại (khi vy = 0) chịu tác dụng trọng lực hướng xuống nên vật chuyển động thẳng chậm dần với gia tốc –g.(dấu – chuyển động ngược chiều dương) Giai đoạn 2: Vật chuyển động xuống lúc chuyển động vật tương đương chuyển động ném ngang • Độ lớn lực khơng đổi nên thời gian vật chuyển động lên đến độ cao cực đại thời gian vật chuyển động xuống ngang với vị trí ném • Chọn hệ quy chiếu cho chuyển động ném xiên hình vẽ: Hình 1.1 1.1.3 Phương trình vận tốc chuyển động ném xiên Theo phương Ox: vx = v0 cosα Theo phương Ox (đi lên): vy = v0 sinα Theo phương Oy (đi xuống): vy = gt Liên hệ vx vy : tanα = Độ lớn vận tốc vị trí bất kỳ: vx vy v = √vx2 + vy2 1.1.4 Phương trình chuyển động chuyển động ném xiên: Trục Ox: x = (v0 cosα).t Trục Oy (đi lên): y = (v0 sinα)t - gt Trục Oy(đi xuống): y = gt Phương trình quỹ đạo lên: y= ( 2 Phương trình quỹ đạo xuống: y = ( Tầm bay xa: 𝐿 = 𝑣0 𝑐𝑜𝑠𝛼 𝑡 = Độ cao cực đại: ℎ = −g )x + x.tanα 2v20cos2 α g )x 2v20 cos2 α 𝑣02 𝑠𝑖𝑛2𝛼 𝑔 𝑣02 sin2 𝛼 2𝑔 Bán kính cong quỹ đạo vị trí cao nhất: 𝑅 = 𝑣02 𝑐𝑜𝑠𝛼 𝑔 Quỹ đạo chuyển động ném xiên parabol Hình 1.2 1.2 Định luật II Newton: 1.2.1 Định luật : Gia tốc vật hướng với lực tác dụng lên vật Độ lớn gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn lực tỉ lệ nghịch với khối lượng vật 𝑎⃗= 𝐹⃗ 𝑚 hay ⃗⃗⃗⃗ 𝐹 = m𝑎⃗ Trong trường hợp vật chịu tác dụng nhiều lực 𝐹⃗ hợp lực 1.2.2 Khối lượng mức quán tính a) Định nghĩa: Khối lượng đại lượng đặc trưng cho mức quán tính vật b) Tính chất khối lượng: + Khối lượng đại lượng vô hướng, dương không đổi vật + Khối lượng có tính chất cộng: Khi nhiều vật ghép lại thành hệ vật khối lượng hệ tổng khối lượng vật c) Trọng lực Trọng lượng - Trọng lực: + Là lực Trái Đất tác dụng vào vật, gây cho chúng gia tốc rơi tự Trọng lực kí hiệu 𝑃⃗⃗ + Ở gần Trái đất, trọng lực có phương thẳng đứng, chiều từ xuống Điểm đặt trọng tâm vật - Trọng lượng: + Độ lớn trọng lực tác dụng lên vật gọi trọng lượng vật, kí hiệu P + Công thức trọng lực: ⃗⃗⃗⃗ 𝑃 = m 𝑔⃗ Chương II CƠ SỞ LÝ THUYẾT MATLAB 2.1 Tổng quan MATLAB MATLAB hệ thống soạn thảo chu đáo, mạch lạc với việc áp dụng nhiều thuật toán phong phú, đặc biệt tên – “ MATric LABoratory ”, thuật toán ma trận coi hạt nhân quan trọng MATLAB Cú pháp ngôn ngữ chương trình MATLAB thiết lập tinh tế đến mức người sử dụng khơng có cảm giác tiếp xúc với phép tính phức tạp ma trận MATLAB cho phép tính tốn số với ma trận, vẽ đồ thị hàm số hay biểu đồ thông tin, thực thuật toán, tạo giao diện người dùng liên kết với chương trình máy tính viết nhiều ngơn ngữ lập trình khác MATLAB giúp đơn giản hóa việc giải tốn tính tốn kĩ thuật so với ngơn ngữ lập trình truyền thống C, C++, Fortran MATLAB sử dụng nhiều lĩnh vực, bao gồm xử lý tín hiệu ảnh, truyền thông, thiết kế điều khiển tự động, đo lường kiểm tra, phân tích mơ hình tài chính, hay tính tốn sinh học Với hàng triệu kĩ sư nhà khoa học làm việc môi trường công nghiệp môi trường hàn lâm, MATLAB ngơn ngữ tính tốn khoa học 2.2 Các lệnh MATLAB sử dụng ❖ Lệnh INPUT − Dùng để nhập giá trị − Cú pháp x=input(‘promt’): hiển thị văn promt đợi người dùng nhập giá trị x=input(‘promt’,’s’): hiển thị văn promt đợi người dùng nhập giá trị mà khơng tính tốn input biểu thức toán học ❖ Lệnh FIGURE − Dùng để tạo hình ảnh (đồ thị) − Cú pháp Figure ❖ Lệnh LEGEND thêm giải vào đồ thị ❖ Lệnh PLOT − Dùng để vẽ đồ thị tuyến tính khơng gian chiều Cú pháp: plot(x,y) plot(x,y,’linetype’) ❖ Lệnh TITLE − Dùng để đặt tên cho đồ thị − Cú pháp Title(txt): đặt tên đồ thị “txt” ❖ Lệnh XLABEL, YLABEL − Dùng để đặt tên trục tọa độ 10 − Cú pháp xlabel(txt): đặt tên trục x “txt” ❖ Lệnh CLEAR − Xóa đề mục nhớ − Cú pháp: clear: xóa tất biến khỏi vùng làm việc clear name: xóa biến hay hàm name clear functions: xóa tất hàm nhơ clear variables: xóa tất biến khỏi nhớ clear global: clear all: xóa tất biến chung xóa tất biến, hàm, tập tin mex khỏi nhớ Lệnh làm cho nhớ trống hoàn toàn 11 Chương III GIẢI QUYẾT BÀI TỐN Sử dụng Matlab để giải tốn sau: “Hai vật ném lên từ mặt đất với vận tốc ban đầu v0 Coi trọng trường trái đất bỏ qua sức cản khơng khí Với góc ném α1 (góc đại lượng nhập vào lần chạy matlab) cho trước, tìm góc ném α2 để vật có tầm ném xa?” 3.1 Các bước thực ➢ Nhập giá trị góc anpha ➢ Nhập giá trị vận tốc ban đầu 3.2 Chương trình MATLAB clear all clc g=9.8; anpha=input('Gia tri goc anpha='); %Nhap goc de cho tu ban phim v=input('Gia tri van toc ban dau='); %Nhap van toc ban dau de cho tu ban phim 12 L=((v^2)*sind(2*anpha))/g %Tam xa cua vat H=((v*sind(anpha))^2)/(2*g) %Tam cao cua vat %L2=(v0*sin(2*anpha1))/g k=0 anpha1=anpha+k*2*180 %Goc bay cua vat anpha2=90-anpha+k*2*180 %Goc bay cua vat figure('name','CD Nem Xien','color','white','numbertitle','off') %Tao cua so hoa ten CD Nem Xien nen trang va tat thu tu cua so X=[0:L] %Gia tri cua X chay tu den tam xa L o dang ma tran cot Y1=-((g*X.^2)/(2*(v*cosd(anpha1))^2))+(tand(anpha1))*X %Pt quy dao vat Y2=-((g*X.^2)/(2*(v*cosd(anpha2))^2))+(tand(anpha2))*X quy dao vat plot(X,Y1,'.-r') %Ve quy dao vat hold on %Giu lai hinh ve ban dau va ve them plot(X,Y2,' b') %Ve quy dao vat legend('Y1','Y2') %Ghi chu cho quy dao da ve 13 %Pt xlabel('X(m)') %Gan nhan truc X ylabel('Y(m)') %Gan nhan truc Y title('Quy Dao Nem Xien') 14 Chương IV KẾT QUẢ THỰC HIỆN 4.1 VÍ DỤ MINH HỌA KẾT QUẢ 4.1.1 Ví dụ 1: α1= 23º v0= 65 m/s Hình 4.1 => α2 = 67° 15 4.1.2 Ví dụ 2: α1= 52º v0= 34 m/s Hình 4.2 => α2= 38° 16 4.2 PHÂN TÍCH KẾT QUẢ Hàm quỹ đạo ném xiên khơng gian tổng hợp phương trình chuyển động theo phương Ox ( chuyển động thẳng) theo phương Oy ( chuyển động lên chuyển động ném ngang) phụ thuộc vào v0 góc α1 Đồ thị chuyển động đường cong Parabol Chú ý: trường hợp góc α=45˚ cho kết đồ thị ném xiên đường cong Hình 4.3 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1.] 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.] BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Vật lí 11 Nâng cao Nhà xuất giáo dục Việt Nam Năm 2008 [3.] NGUYỄN THỊ BÉ BẢY – HUỲNH QUANH LINH – TRẦN THỊ NGỌC DUNG Giáo trình VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A1 18 19 ... 15 4 .1 Ví dụ minh họa……………………………………………… .15 4.2 Giải thích phân tích kết quả……………………………… .17 TÀI LIỆU THAM KHẢO 18 Chương I CƠ SỞ LÝ THUYẾT VẬT LÍ 1. 1 Chuyển động ném xiên: 1. 1 .1 Lý. .. định vài thông số liên quan LỚP L12, NHÓM 11 : Vũ Văn Linh Đỗ Duy Dương Nguyễn Minh Tuấn Nguyễn Thị Hồng Trúc Nguyễn Thị Thủy Tiên 2 011 540 2 011 033 2 012 344 2 012 315 2 012 187 GVHD : Nguyễn Thế Thường...ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN VẬT LÝ ĐỀ TÀI Bài tập 16 : Vẽ quỹ đạo chuyển động ném xiên