Vẽ quỹ đạo chuyển động ném xiên trong trọng trường bỏ qua lực cản và xác định một vài thông số liên quan (báo cáo bài tập lớn vật lý 1)

lOMoARcPSD|20597457 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN VẬT LÝ ĐỀ TÀI VẼ QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG NÉM XIÊN TRONG TRỌNG TRƯỜNG BỎ QUA LỰC CẢN VÀ XÁC ĐỊNH MỘT VÀI THÔNG SỐ LIÊN QUAN Giảng viên hướng dẫn: Phan Ngọc Khương Cát Nhóm: 20 Lớp: DT-01 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 11/2021 lOMoARcPSD|20597457 DANH SÁCH THÀNH VIÊN STT HỌ VÀ TÊN MSSV Hoàng Minh Đức 1913140 Lê Thị Minh Huyền 1810953 Trương Quốc Đạt 1811899 Trần Quốc Đạt 1911030 Ghi lOMoARcPSD|20597457 MỤC LỤC CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Giới thiệu sơ đề tài CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Định nghĩa Phương trình chuyển động vật ném xiên: 2.1 Phương trình chuyển động vật ném xiên: 2.2 Phương trình vận tốc vật chuyển động ném xiên: Công thức ném xiên 3.1 Thời gian chuyển động 3.2 Độ cao cực đại 3.3 Tầm ném xa 3.4 Các đại lượng CHƯƠNG III: MATLAB Giới thiệu lệnh Matlab sử dụng Giải toán sơ đồ khối Ví dụ 11 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 12 TÀI LIỆU THAM KHẢO 13 PHẦN PHỤ LỤC 13 lOMoARcPSD|20597457 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Sơ đồ khối 10 Hình Kết ví dụ minh họa 11 Hình Biểu đồ quỹ đạo theo ví dụ 11 lOMoARcPSD|20597457 CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Bài toán chuyển động vật ném xiên toán ứng dụng cao, thường gặp nhiều lĩnh vực thể thao như: ném tạ, bóng chày, bắn súng, đẩy tạ, ném lao, Khi vật chịu tác dụng trọng lực (lực hút Trái Đất, hay gọi lực hút trọng trường) Chính nhờ lực thứ Trái đất không bị trạng thái lơ lửng Trong chuyển động ném xiên thế, lực khiến vật ném xiên: ban đầu lên cao vị trí ném, rơi xuống chạm đất Chính thế, việc tìm phương thức giải đáp vấn đề xoay quanh chuyển động ném xiên giúp sinh viên hiểu rõ chuyển động ném xiên môi trường có trọng lực cách thức ứng dụng phần mềm Matlab để mô tả quỹ đạo chuyển động chúng Đó lý hình thành đề tài nhóm chúng em Giới thiệu sơ đề tài - Từ tốn mơ tả chuyển động ném xiên đá, trường hợp bỏ qua lực cản khơng khí, ta sử dụng cơng cụ Matlab để: + Xác định bán kính quỹ đạo vật vị trí chạm đất + Vẽ quỹ đạo chuyển động vật đồng thời vật chạm đất lOMoARcPSD|20597457 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Định nghĩa Chuyển động ném xiên chuyển động vật ném lên với vận tốc ban đầu v0 hợp với phương ngang góc α (góc ném), vật ném xiên chịu tác dụng trọng lực Chuyển động ném xiên vật bị ném có quỹ đạo đường parabol Chọn hệ trục tọa độ Oxy, gốc tọa độ vật ném O, chuyển động ném xiên hình vẽ: Phương trình chuyển động vật ném xiên: 2.1 Phương trình chuyển động vật ném xiên: x = vx t = (v0 cos α) × t Đi lên: y = v0 sin α × t − Đi xuống: y = gt2 Quỹ đạo lên: y = (2v −� ���2 α Quỹ đạo xuống: y = ( 2v0 � gt2 )�2 + � ���α ���2 α )�2 Quỹ đạo chuyển động ném xiên đường parabol 2.2 Phương trình vận tốc vật chuyển động ném xiên: Theo phương Ox: vx = v0 × cosα Theo phương Oy (đi lên): vy = v0 × sinα - gt Theo phương Oy (đi xuống): vy = gt Liên hệ vx vy : tanα = vy vx lOMoARcPSD|20597457 Độ lớn vận tốc vị trí bất kỳ: v = vx + vy Công thức ném xiên 3.1 Thời gian chuyển động - Thời gian vật đạt độ cao cực đại: t1 = v0 ×sinα g - Thời gian vật từ độ cao cực đại đến chạm đất: t2 = - Thời gian chuyển động ném xiên: t = t1 + t2 3.2 Độ cao cực đại 3.3 Tầm ném xa 2.(H+h) g v0 ���2 α H = 2g L = 3.4 Các đại lượng H - độ cao cực đại (đơn vị m) v0 ���2 2α g L - tầm ném xa vật (đơn vị m) α - góc ném hay góc hợp véc tơ vận tốc v0 phương phang (đơn vị độ) v0 - vận tốc ban đầu vật bị ném (đơn vị m/s) h - độ cao vật so với vị trí ném - vật ném mặt đất h = (đơn vị m) t - thời gian chuyển động (đơn vị m) g - gia tốc (g thường lấy 10 m/s2 tùy đề bài) lOMoARcPSD|20597457 CHƯƠNG III: MATLAB Giới thiệu lệnh Matlab sử dụng Tên lệnh Ý nghĩa syms khai báo biến: alpha ; x ; L Input nhập vào giá trị alpha, Vo plot khai báo đồ thị 2-D gồm trục x y xlabel thêm tên cho trục x ylabel thêm tên cho trục y tittle thêm tên cho đồ họa legend thêm giải vào đồ thị disp xuất hình dịng chữ hole vẽ thêm đồ thị quỹ đạo đồ thị có trước set Thiết lập đặc tính chất cho đối tượng Giải tốn sơ đồ khối Đề bài: Một hịn đá ném xiên lên từ mặt đất với vận tốc v0 = 15 m/s, có phương hợp 300 với phương ngang Lấy g = 9,8m/s2 Tính bán kính quỹ đạo vị trí chạm đất Vẽ quỹ đạo vật Bỏ qua lực cản khơng khí Dùng Matlab để: Xác định bán kính quỹ đạo vị trí chạm đất Vẽ quỹ đạo vật lOMoARcPSD|20597457 Hình Sơ đồ khối 10 Downloaded by hong chinh (vuchinhhp5@gmail.com) lOMoARcPSD|20597457 Ví dụ Đề bài: Một đá ném xiên lên từ mặt đất với vận tốc v0 = 20 m/s, có phương hợp 300 với phương ngang Lấy g = 9,8m/s2 Tính bán kính quỹ đạo vị trí chạm đất Vẽ quỹ đạo vật Bỏ qua lực cản khơng khí Dùng Matlab để: Xác định bán kính quỹ đạo vị trí chạm đất Vẽ quỹ đạo vật Bài làm: Bán kính quỹ đạo vị trí chạm đất Hình Kết ví dụ minh họa Quỹ đạo vật: Hình Biểu đồ quỹ đạo theo ví dụ 11 Downloaded by hong chinh (vuchinhhp5@gmail.com) lOMoARcPSD|20597457 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN Thơng qua việc tìm hiểu nghiên cứu đề tài giúp chúng em có nhìn chi tiết việc ứng dụng kiến thức Vật lý đại cương vào giải vấn đề thực tế Đây toán cổ điển Vật lý cho thuật tốn mơ hình hóa liên quan đến phương thức chuyển động Đề tài nhiều người nghiên cứu giải quyết, hy vọng nghiên cứu đánh giá chúng em góp phần bổ sung thêm hướng giải cho toán Do thời gian có hạn nên đề tài khơng tránh khỏi sai sót, mong thầy góp ý, đánh giá giúp chúng em hoàn thiện đề tài 12 Downloaded by hong chinh (vuchinhhp5@gmail.com) lOMoARcPSD|20597457 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] Vật lí đại cương A1, Bài tập Vật lí đại cương A1 [3] Tài liệu hướng dẫn sử dụng Matlab PHẦN PHỤ LỤC Đoạn code sử dụng cho đề bài: syms alpha x L; g= 9.8; v0= input('Nhap gia tri van toc ban dau v0= '); alpha= input('Nhap gia tri alpha alpha= '); r= ((v0^2)*cos(alpha*pi/180))/g; y= x*tan(alpha*pi/180)- g/(2*(v0^2)*(cos(alpha*pi/180))^2)*(x^2); y=ezplot(x,y, [0;r]); hold on ; set(y,'color','black'); xlabel('x'); ylabel('y'); title(' Quy dao cua vat'); legend('y'); disp('Ban kinh qui dao la'); disp(r); y=0*x; y=ezplot(x,y,[0;r]); 13 Downloaded by hong chinh (vuchinhhp5@gmail.com)