Vẽ quỹ đạo chuyển động ném xiên trongtrọng trường bỏ qua lực cản và xác địnhmột vài thông số liên quan

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCMTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOABÁO CÁO BÀI TẬP LỚN VẬT LÝ 1Tên đề tàiVẽ quỹ đạo chuyển động ném xiên trong trọng trường bỏqua lực cản và xác định một vài thông số liên qu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN VẬT LÝ 1

Tên 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

Cán bộ giảng dạy: ……….

NHÓM: ……….… LỚP: …

Thành phố Hồ Chí Minh – 2021

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN VẬT LÝ 1

Tên 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

Cán bộ giảng dạy:………

NHÓM: ……….… LỚP: …

Thành phố Hồ Chí Minh – 2021

DANH SÁCH NHÓM

Mã số sinh viên Họ và tên Ghi chú (nếu có)

Yêu cầu:

Sử dụng Matlab để giải bài toán sau:

Một quả bóng được bắn từ mặt đất vào không khí tại độ cao 6 m với vận tốc v 7i 5j m/s Bỏ qua sức cản của không khí Xác định độ cao cực đại và tầm bay xa của quả bóng Lấy g =10 m/s Vẽ quỹ đạo của quả bóng.2

Nhiệm vụ:

Xây dựng chương trình Matlab:

1) Nhập các giá trị ban dầu (những đại lượng đề cho)

2) Thiết lập các phương trình tương ứng Sử dụng các lệnh symbolic để giải hệ phương trình Xuất kết quả ra màn hình

3) Vẽ hình quỹ đạo của vật

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ (ĐỒ THỊ, BẢNG BIỂU,…) 1

CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2

I Chuyển động ném xiên 2

II Phân tích chuyển động ném xiên 2

CHƯƠNG II: MATLAB 4

I SƠ LƯỢC VỀ MATLAB 4

II CÁC LỆNH ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG CHƯƠNG TRÌNH 4

III GIẢI BÀI TOÁN BẰNG SƠ ĐỒ KHỐI 5

IV MÃ NGUỒN MATLAB 5

V KẾT QUẢ VÀ ĐỒ THỊ 6

VI KẾT LUẬN 7

TÀI LIỆU THAM KHẢO 8

DANH MỤC HÌNH VẼ (ĐỒ THỊ,

BẢNG BIỂU,…)

CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ THUYẾT

I Chuyển động ném xiên

Chuyển động ném xiên là chuyển động của một vật được ném lên với vận tốc ban đầu v0

hợp với phương ngang một góc alpha (gọi là góc ném) Vật ném xiên chỉ chịu tác dụng của trọng lực

II Phân tích chuyển động ném xiên

Theo phương ngang vật không chịu tác dụng của lực nào, vì vậy chuyển động của vật là chuyển động thẳng đều

Theo phương thẳng đứng gồm 2 giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: Vật chuyển động đi lên với độ cao cực đại (tại đó vy = 0) chịu tác

dụng của trọng lực hướng xuống vì vậy chuyển động thẳng chậm dần đều với gia tốc -g + Giai đoạn 2: Vật chuyển động đi xuống, lúc này chuyển động của vật là rơi tự do

Hình 1 Chuyển động ném xiên

Các công thức trong chuyển động ném xiên:

0

0

0

2

0

sin

(

)

cos

(

)

1

2

x

y

v v cos

Công thức tính độ cao cực đại:

0sin 2

v H g

Công thức tính tầm xa:

2sin 2 v L g

4

CH ƯƠ NG II: MATLAB

I SƠ LƯỢC VỀ MATLAB

MATLAB (Matrix Laboratory) là một môi trường tính toán số học đa ngôn ngữ và

ngôn ngữ lập trình độc quyền được phát triển bởi MathWorks MATLAB cho phép thao tác

ma trận, vẽ các hàm và dữ liệu, thực hiện thuật toán, tạo giao diện người dùng và giao tiếp với các chương trình được viết bằng các ngôn ngữ khác, bao gồm C, C ++, C #, Java, Fortran và Python

MATLAB được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm xử lý tín hiệu và ảnh, truyền thông, thiết kế điều khiển tự động, đo lường kiểm tra, phân tích mô hình tài chính, hay tính toán sinh học Với hàng triệu kĩ sư và nhà khoa học làm việc trong môi trường công nghiệp cũng như ở môi trường hàn lâm, MATLAB là ngôn ngữ của tính toán khoa học Do vậy, nắm trong tay công cụ thông minh và hữu ích như Matlab là một lợi thế cho bất kỳ nhà nghiên cứu, kỹ sư và sinh viên các ngành kỹ thuật

II CÁC LỆNH ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG CHƯƠNG TRÌNH

III GIẢI BÀI TOÁN BẰNG SƠ ĐỒ KHỐI

IV MÃ NGUỒN MATLAB

clc;

clear ;all

vx = input('Nhap V0x: ');

vy = input('Nhap V0y: ');

h = input('Nhap do cao ban dau: ');

g = 10;

v0 = sqrt(vy^2+vx^2);

H = h + vy^2/(2*g);

alpha = atan(vy/vx);

L = vy^2*sin(2*alpha)/(2*g)+v0*cos(alpha)*sqrt(2*(H+h)/g);

disp(['Do cao cuc dai cua vat H = ' num2str(H)]);

disp(['Tam xa cua vat L = ' num2str(L)]);

t1 = v0*sin(alpha)/g;

t2 = sqrt(2*H/g);

t_sum = t1+t2;

t = 0:0.001:t1;

x1 = vx.*t;

y1 = h+vy.*t-1/2.*g.*t.^2;

plot(x1,y1,'-b' 'LineWidth', ,2);

hold ;on

6

Vẽ đồ thị quỹ đạo chuyển động của vật

Thiết lập phương trình chuyển động của vật theo thời gian

Thiết lập các công thức tính tầm xa và

độ cao cực đại

Thiết lập các công thức tính tầm xa và

độ cao cực đại

Khởi tạo chương trình

Nhập các thông số

vận tốc v vx, yvà độ

cao ban đầu cách mặt

đất h

t = 0:0.001:t2;

x2 =vx*t1+ vx.*t;

y2 = H-1/2*g*t.^2;

plot(x2,y2,'-b' 'LineWidth', ,2);

grid ;on

xlabel( );'x'

ylabel( );'y'

title('Quy dao chuyen dong');

V KẾT QUẢ VÀ ĐỒ THỊ

Nhập v0x 7 / ,m s v0y 5 / ,m s h 6m

Màn hình kết quả

Hình 2 Kết quả bài toán

Đồ thị quỹ đạo chuyển động của vật

VI KẾT LUẬN

Chương trình có chức năng tính toán tầm xa và độ cao cực đại và vẽ đồ thị quỹ đạo cho vật chuyển động ném xiên với đầu vào là vectơ vận tốc ban đầu v0 v i v j0 x 0 x và độ

cao ban đầu h Các thông số ban đầu do người sử dụng tự nhập

Bài tập giúp sinh viên tổng hợp, hệ thống lại kiến thức được học và ứng dụng phần mềm để giải bài toán, mô phỏng trực quan

8

TÀI LI U THAM KH O Ệ Ả [1] Bài tập vật lý đại cương A1, 2018, Trần Văn Lượng (Chủ biên), Nhà xuấ bản Đại Học Quốc Gia TPHCM

[2] Lập trình Matlab và ứng dụng, 2017, Nguyễn Hoàng Hải, Nguyễn Việt Anh, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật