đề tài vẽ quỷ đạo chuyển động ném xiên trong trọng trường bỏ qua lực cản và xác định vài thông số liên quan

1.LỜI MỞ ĐẦU-L i đ u tiên, chúng em xin g i l i c m n chân thành đ n Trời đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường ầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến

ĐẠI HỌC QUỐC GIA ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH



KHOA VẬT LÝ KĨ THUẬT

BÀI TẬP LỚN MÔN VẬT LÝ 1

ĐỀ TÀI:

Vẽ quỷ đạo chuyển động ném xiên trong trọng trường bỏ qua lực cản

và xác định vài thông số liên quan LỚP L10 - NHÓM 13 - HK 231

NGÀY NỘP ………

Giảng Viên : Nguyễn Trung Hậu

Thành phố Hồ Chí Minh –22/11/ 2023

ĐẠI HỌC QUỐC GIA ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH



BÀI TẬP LỚN MÔN VẬT LÝ 1

Thành phố Hồ Chí Minh – 22/11/2023

Sinh viên thực hiện Mã số sinh viên

Trương Văn Thiện 2313252

Ngyễn Văn Thoại 2313322

Phạm Hồ Ái Thy 2313410

Đõ Thành Trung 2313662

Đặng Quang Việt 2313887

Phạm Quốc Việt 2313901

1.LỜI MỞ ĐẦU

-L i đ u tiên, chúng em xin g i l i c m n chân thành đ n Trời đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường ầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường ửi lời cảm ơn chân thành đến Trường ời đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường ảm ơn chân thành đến Trường ơn chân thành đến Trường ến Trường ười đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường ng

Đ i h c Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM đã đ a môn V t Lý 1 vào chại học Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM đã đưa môn Vật Lý 1 vào chương ọc Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM đã đưa môn Vật Lý 1 vào chương ư ật Lý 1 vào chương ươn chân thành đến Trường ng trình gi ng d y Đ c bi t, chúng em xin g i l i c m n sâu s c đ n ảm ơn chân thành đến Trường ại học Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM đã đưa môn Vật Lý 1 vào chương ặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ửi lời cảm ơn chân thành đến Trường ời đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường ảm ơn chân thành đến Trường ơn chân thành đến Trường ắc đến ến Trường

gi ng viên b môn là ảm ơn chân thành đến Trường ộ môn là th y Nguy n Trung H uầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường ễn Trung Hậu ật Lý 1 vào chương đã gi ng d y, truy n ảm ơn chân thành đến Trường ại học Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM đã đưa môn Vật Lý 1 vào chương ền

đ t cho chúng em nh ng ki n th c quý báu trong nh ng ngày qua ại học Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM đã đưa môn Vật Lý 1 vào chương ững kiến thức quý báu trong những ngày qua ến Trường ức quý báu trong những ngày qua ững kiến thức quý báu trong những ngày qua Trong su t th i gian tham gia l p h c c a cô, chúng em t th y b n ốt thời gian tham gia lớp học của cô, chúng em tự thấy bản ời đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường ớp học của cô, chúng em tự thấy bản ọc Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM đã đưa môn Vật Lý 1 vào chương ủa cô, chúng em tự thấy bản ự thấy bản ấy bản ảm ơn chân thành đến Trường thân mình t duy h n, h c t p càng thêm nghiêm túc và hi u qu ư ơn chân thành đến Trường ọc Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM đã đưa môn Vật Lý 1 vào chương ật Lý 1 vào chương ệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ảm ơn chân thành đến Trường Đây ch c ch n là nh ng tri th c quý báu, là hành trang c n thi t cho ắc đến ắc đến ững kiến thức quý báu trong những ngày qua ức quý báu trong những ngày qua ầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường ến Trường chúng em sau này

-Được sự phân công của giảng viên bộ môn, cùng với những kiến ự thấy bản c s phân công c a gi ng viên b môn, cùng v i nh ng ki n ủa cô, chúng em tự thấy bản ảm ơn chân thành đến Trường ộ môn là ớp học của cô, chúng em tự thấy bản ững kiến thức quý báu trong những ngày qua ến Trường

th c tích lũy đức quý báu trong những ngày qua ược sự phân công của giảng viên bộ môn, cùng với những kiến c trong quá trình h c t p, chúng em xin trình bày bàiọc Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM đã đưa môn Vật Lý 1 vào chương ật Lý 1 vào chương báo cáo bài t p s 13 nàyật Lý 1 vào chương ốt thời gian tham gia lớp học của cô, chúng em tự thấy bản Qua vi c th c hi n bài báo cáo này, nhóm ệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ự thấy bản ệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến chúng em đã bi t thêm r t nhi u ki n th c m i l và b ích Do v n ến Trường ấy bản ền ến Trường ức quý báu trong những ngày qua ớp học của cô, chúng em tự thấy bản ại học Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM đã đưa môn Vật Lý 1 vào chương ổ ích Do vốn ốt thời gian tham gia lớp học của cô, chúng em tự thấy bản

ki n th c c a chúng em v n còn h n ch nên m c dù đã c g ng h t ến Trường ức quý báu trong những ngày qua ủa cô, chúng em tự thấy bản ẫn còn hạn chế nên mặc dù đã cố gắng hết ại học Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM đã đưa môn Vật Lý 1 vào chương ến Trường ặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ốt thời gian tham gia lớp học của cô, chúng em tự thấy bản ắc đến ến Trường

s c nh ng ch c ch n khó tránh kh i nh ng thi u sót Kính mong cô ức quý báu trong những ngày qua ư ắc đến ắc đến ỏi những thiếu sót Kính mong cô ững kiến thức quý báu trong những ngày qua ến Trường xem xét, góp ý đ bài báo cáo c a chúng em để bài báo cáo của chúng em được hoàn thiện hơn ủa cô, chúng em tự thấy bản ược sự phân công của giảng viên bộ môn, cùng với những kiến c hoàn thi n h n.ệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ơn chân thành đến Trường

2.TÓM TẮT BÁO CÁO

-Trong cuộc sống, vật lý là một môn khoa học thực nghiệm gắn kết chặt chẽ với thực tế, nó có giải thích và nghiên cứu được hầu hết những hiện tượng bình thường Những vật dụng xung quanh chúng ta như bóng đèn, bàn là, quạt điện, tủ lạnh, ti vi, nồi cơm điện đều được tạo ra từ những nguyên tắc, quy luật của vật lý Vì thế Vật lí đại cương là môn học vô cùng quan trọng và thực tiễn, không thể thiếu đến với sinh viên học tập và nghiên cứu trong lĩnh vực kĩ thuật Môn học là tiền đề giúp sinh viên áp dụng kiến thức vào cuộc sống và áp dụng vào các môn chuyên ngành sau này của mình Học vật lý còn để rèn luyện tư duy và khả năng nhạy bén áp dụng vào thực tiễn Chương Động học chất điểm, chúng ta sẽ được học về chuyển động của vật, về vị trí, vận tốc, gia tốc của vật

-Bài cáo này là “Xác định quỹ đạo của vật”, là một trong những bài toán của Chương Chúng em giải bài toán xác định quỹ đạo của chất điểm khi

đã biết được sự thay đổi vị trí của chất điểm trong không gian Oxy được xác định bởi vecto bán kính cho trước

-Nhóm em sẽ trình bày cơ sở lí thuyết cần thiết cho việc giải bài toán trên

và giới thiệu về các câu lệnh MATLAB mà nhóm đã dùng để xử lý yêu cầu đề bài đưa ra, thêm vào đó là hình ảnh minh họa về kết quả

BẢNG MỤC LỤC

1 Lời Mở Đầu 3

2 Tóm Tắt Báo Cáo 4

3 Giới Thiệu Đề Tài 6

4 Nội Dung Báo Cáo 7

4.1 Cơ Sở Lý Thuyết ……….7

4.2 Giới Thiệu Các Lệnh MATLAB Được Sử Dụng………11

4.3 Code MATLAB Giải Quyết Bài Toán………11

4.4 Kết Quả 13

4.5 Kết Luận 14

5 Tài Liệu Tham Khảo

3.Giới Thiệu Về Đề Tài 1.

Yêu cầu

-Sử dụng Matlab để giải bài toán sau:

“Một hòn đá được 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 tại vị trí chạm đất Vẽ quỹ đạo của vật Bỏ qua mọi lực cản của không khí.”

2.

Điều kiện

a) Sinh viên cần có kiến thức về lập trình cơ bản trong MATLAB

b) Tìm hiểu các lệnh Matlab liên quan symbolic và đồ họa

3 Nhiệm vụ

-Xây dựng chương trình Matlab:

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

b) Thiết lập các phương trình tương ứng Sử dụng các lệnh symbolic để giải hệ phương trình

c) Vẽ quỹ đạo của vật

4.Nội Dung Báo Cáo 4.1 Cơ Sở Lý Thuyết

4.1.1 Định Nghĩa

-Chuyển động ném xiên là chuyển động của 1 vật được ném lên với vận tốc ban đầu là về hợp với phương ngang góc a (góc ném), vật ném xiên chịu tác dụng của trọng lực

-Chuyển động ném xiên của vật bị ném có quỹ đạo là đường parabol

-Chọn hệ trục tọa độ Oxy, gốc tọa độ vật ném O, chuyển động ném xiên sẽ như hình vẽ:

4.1.2 Phương trình chuyển động của vật ném xiên:

a) Phương trình chuyển động của vật ném xiên :

Đi lên :

Đi xuống :

Quỹ đạo đi lên :

Quỹ đạo đi xuống :

Quỹ đạo ném xiên của vật cũng là đường parabol

b) Phương trình vận tốc của vật chuyển động ném xiên : Theo phương Ox :

Theo phương Oy ( Đi Lên ) :

Theo phương Oy ( Đi Xuống ) :

Liên hệ giữa Vx Và Vy :

Độ lớn của vận tốc tại vị trí bất kỳ:

4.1.3 Công thức ném xiên :

a) Thời gian chuyển động :

Thời gian vật đạt độ cao cực đại :

Thời gian vật từ độ cao cưc đại đến khi chạm đất :

Thời gian của chuyển động ném xiên :

4.1.4 Độ cao cực đại :

4.1.5 Tầm ném xa :

4.1.5 Các đại lượng :

H - là độ cao cực đại (đơn vị m)

L - là tầm ném xa của vật (đơn vị m)

α - là góc ném hay góc hợp bởi véc tơ vận tốc võ và phương phang (đơn vị độ)

Vo - là vận tốc ban đầu của vật bị ném (đơn vị m/s)

h - là độ cao của vật so với vị trí ném - nếu vật ném tại mặt đất thì h = 0 (đơn vị m)

t - là thời gian của chuyển động (đơn vị m)

g - là gia tốc (g thường lấy bằng 10 m/s² tùy đề bài)

4.2 Giới Thiệu Các Lệnh MATLAB Được Sử Dụng :

Tên lệnh Ý nghĩa

trục y

cùng một dồ thị đã có trước

tượng nào đó

4.3 Code MATLAP Giải Quyết Bài Toán :

Đề bài :

Sử dụng Matlab để giải bài toán sau:

“Một hòn đá được 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 tại vị trí chạm đất Vẽ quỹ đạo của vật Bỏ qua mọi lực cản của không khí.”

4.3.1 Sơ đồ khối của bài toán :

4.4 Kết Quả :

Bán kính quỷ đạo tại vị trí chạm đất ;

Hình ảnh kết quả quỷ đạo của vật :

4.5 Kết Luận

Thông qua việc tìm hiểu và nghiên cứu đề tài này giúp chúng em có cái nhìn chi tiết hơn về việc ứng dụng kiến thức Vật lý đại cương vào giải quyết vấn đề thực tế Đây là bài toán cổ điển trong Vật lý cho các thuật toán mô hình hóa liên quan đến phương thức chuyển động Đề tài đã được nhiều người nghiên cứu và giải quyết, nhưng hy vọng những nghiên cứu đánh giá của chúng em sẽ góp phần bổ sung thêm một hướng giải quyết cho bài toán Do thời gian có hạn nên đề tài không tránh khỏi những sai sót, mong thầy cô góp ý, đánh giá giúp chúng em hoàn thiện đề tài

Đoạn Code sử cho đề bài :

close all;

clc;

%Nhập các giá trị tham số đầu vào

g = input('Nhập độ lớn của gia tốc trọng trường g (m/s^2)= '); alpha = input('Nhập góc alpha hợp với phương ngang alpha (độ)= ');

v_0 = input('Nhập tốc độ ban đầu v_0 (m/s)= ');

%Do khi chạm đất vật hợp với trục x góc alpha và với v ban đầu a_n = g*cosd(alpha); %Gia tốc hướng tâm

r = (v_0)^2 / a_n; %Bán kính cong tiếp đất = bán kính cong lúc ném

ans = sprintf('r = %g (m)',r);

disp(ans); %In ra bán kính cong

%Tính x max y max

t_max = (v_0*sind(alpha)) / g; %Thời gian để vật vị trí lên cao nhất

y_max = (v_0*sind(alpha))^2 / (2*g); %Vị trí cao nhất

x_max = (v_0^2*sind(2*alpha)) / g; %Vị trí xa nhất

syms t x(t) y(t); %Khai báo hàm theo t

x_1 = v_0 * cosd(alpha) * t; %x khi ném phải

y = v_0 * sind(alpha) * t - 1/2 * g * t^2;

x_2 = -x_1; %x khi ném trái

fplot(x_2,y,[0 t_max*2],'g','Linewidth',3); %Vẽ đồ thị ném trái hold on %Giữ lại đồ thị ném trái

fplot(x_1,y,[0 t_max*2],'r','Linewidth',3); %Vẽ đồ thị ném phải axis([-x_max*1.1 x_max*1.1 0 y_max*1.1]); %Tỉ lệ khung rộng hơn

%Tên trục

xlabel('x (m)');

ylabel('y (m)');

title('Quỹ đạo');

legend('Throw Left','Throw Right'); %Tên đồ thị

grid on %Bật lưới

5.Tài Liệu Tham Khảo :

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.