báo cáo bài tập lớn xác định phương trình chuyển động của lửa

Theo định luật HI Newton lửa Falcon Heavy thứ 3 được phóng bởi S Chuyên động dịch chuyền của tên lửa là sự dịch chuyên bằng dòng khí đây từ đuôi.. đây bằng — phản ứng đốt liệu thường

DAI HOC QUOC HO

TRUONG DAI HOC BACH KHOA

BAO CAO BAI TAP LON XÁC ĐỊNH PHƯƠNG TRÌNH

thực hiện: — Lớp:

9

DAI HOC QUOC HO

TRUONG DAI HOC BACH KHOA

LỜI CẢM ƠN

Đề làm được một bài báo cáo Bài tập lớn hoàn chính như ngày hôm nay,

ĐHQG Tp đã tạo điều kiện tốt nhất để tiếp cận, trau đồi và vận

hướng dẫn Phan Ngọc Khương Cát lời cảm ơn sâu sắc nhất vì đã hết òng giảng dạy và tận tâm hương dẫn chúng em Mặc dù mỗi tuần chỉ gặp được

cô một lần trên lớp nhưng qua mỗi buổi học cô không những dành hết tâm huyết truyền dạy kiến thức, mà pha vào đó là những câu chuyện tấu hài giải trí cô mang lại cũng giúp chúng em giải toa căng thăng khi học liên tục nhiều tiết liền

em tin rằng chắc chắn đây là động lực vững vàng giúp chúng em học tập hiệu quả

đô cảm thấy thật để tiếp nhận những kiến thức của học nhưng

em cũng vô cùng thích thú bởi những ứng dụng mang tính thực tế cao mà môn

liền với nhu cầu thực tiễn của đời sống xã hội Có thê do chưa có nhiều kinh nghiệm và khả năng khai thác của chúng em còn nhiều hạn chế nên trong quá

làm bài tập lớn khó tránh khỏi không ít sai sót Tất cả chúng em đã và đang cố găng học hỏi, rút kinh nghiệm và hoàn thiện bản thân từng ngày Cuối cùng, nhóm chúng em chúc cô luôn thành công rực rỡ trên con đường giảng dạy của mình, từ

đó giúp sinh viên Bách Khoa thành đạt và là niềm tự hào của 6

Chúng em rất mong nhận được những ý kiến phản hồi đóng góp từ cô về

hiện hơn trong tương lai

#& 0 2ì b 5 Y#v$\# Uử=.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

BANG ĐÁNH GIÁ THÀNH VIÊN

NHẬN XÉT GIÁO VIÊN

DANH MỤC CÁC

HÌNH ẢNH

CHƯƠNG 1

lửa thuộc sử mệnh Artemis l được phóng thành công bởi NASA Hinh 1.3 Tên lửa đây tàu vũ trụ Starship của SpaceX

Đồ thị phương chuyên động từ bộ số liệu thứ

Đồ thị phương chuyên động từ bộ số liệu thứ

CHƯƠNG

GIỚI THIỆU

nhiều lần, chuyên động nhờ sức đây tắc phản lực phụt từ động cơ tên lửa (Theo định luật HI Newton)

lửa Falcon Heavy thứ 3 được phóng bởi S

Chuyên động dịch chuyền của tên lửa là sự dịch chuyên bằng dòng khí đây từ

đuôi đây bằng — phản ứng đốt liệu (thường

liệu lỏng) chứa bên trong tên lửa nên khối lượng của nó giảm dần theo thời gian Giải phương trình định luật II Newton cho tên lửa:

m= —v amg

dc dé dé ệ dm/dt — õilượ itríbanđầ ủ uw cđã ủ

ử # được cho trước

ê độ ủ ừ đó ê ê ễ a đồ ¡phương é dé

lửa thuộc sứ mệnh Artemis Í được phóng thành công bởi NASA

Hệ chiếu hệ quy chiếu đó một vật chuyển động với vận

tốc không đổi nếu nó không chỊu tác dụng của ngoại lực

Định luật thứ nhất của Newton còn được gọi là định luật quán tinh, no duce ap dụng cho tất cả các vật ở trong hệ quy chiếu quán tính

Định luật

chat điểm sẽ chuyên động với gia tốc:

Sự biến động lượng của một vật thể tỉ lệ thuận với luc tac dung

và vectơ biến thiên động lượng này sẽ cùng hướng với vectơ xung lực gây ra nó

Đối với mỗi lực động giò cũng — một phản lực độ lón,

hực tương — giữa = vật giò cũng — những cặp lực độ lớn, phương, fgược chiếu và khác điểm đặt

Nếu tương giữa vat lực của vật thứ nhất dụng vật thứ bằng nguoc chiều với vật thứ dụng vật thứ nhất:

Dinh luật bảo toàn động lượng: Trong một hệ cô lập, tổng động lượng của hệ được bảo toàn

hoạt động của lửa

Động cơ tên lửa hoạt động nhờ nguyên tắc phản lực Chuyên động bằng phán lực chuyên động của một vật tự tạo ra phản lực băng cách phóng về hướng ngược lại một phản của

Giả sử đầu — lửa đứng

hoạt động của lửa

Khối lượng ban đều của tên kira ta m0 (kg)

Vân tốc đốt nhiên liệu tà sigrna (kg/s) (sigma > 0)

Độ cao ban đầu của 3ên lửa so với mặt đất lá yÕ (m})

'Vân tóc của động khí thoát ra a vO (m/s)

Prim Phuong tinh định buat fi Newton cho tén lira

én lửa được phóng tir dé cao yO m so vor mặt đắt

với vên tốc đây là vQ mis

Tên lừa hết nhiên liệu tai tts

lệnh được sử dụng thuật

Lệnh nhập

chú thích, không được biên dịch

màn hình, có thê là chuỗi ký tự được đặt trong dâu nháy đơn hoặc g14 tri của biến

{biến} = input(“ {nội dung}'); Trinh bay {nội dung} trên

trị được người nhập vào cho {biên}

if (diéu kién đầu tiên)

[chuỗi lệnh đầu tiên]

elseif (điều kiện thứ hai]

[chuỗi lệnh thứ hai)

Câu lệnh điều kiện, nêu

(điều kiện đầu tiên) đúng thì [chuỗi lệnh đầu tiên]

được thực hiện, nếu (điều kiện thứ hai) đúng thì [chuỗi lệnh thứ 2] được thực

Tinh dao ham cấp | cua

ham v theo bién t

thực hiện giải bằng

ban đầu của tên lửa, vị trí ban đầu của tên lửa, vận tốc đây khí của tên lửa

được nhập vào Thông báo ra màn hình nếu các giá trị được nhập vào không đáp ứng điều kiện đề tên lửa hoạt động

Bước 3: các giá trị được nhập vào đã đáp ứng điều kiện để tên lửa hoạt động, hiển thị các thông số ban đầu (khối lượng, độ cao, tốc độ dòng khí) của tên lửa và thời điểm tên lửa sẽ hết nhiên liệu

Bước 4: Từ phương trình vận tốc của tên lửa theo thời gian đã giải được từ phương trình định luật II Newton của tên lửa, tính toân phương trình độ cao theo thoi gian va

trình gia tốc ra màn hình

Bước Vẽ biểudinđồtiđộ của lửa thời

1 % BƯỚC 9: Đặt điều kiện,PHƯƠNG TRÌNH ĐỊNH LUẬT II NEWTON,Quy ước tên biến

7 % Quy ước tên biến

8 disp('Khối lượng ban đầu của tên lửa là m@Ø (kg).');

9 disp('Vận tốc đốt nhiên liệu là sigma (kg/s), (sigma > 9).');

19 disp('Độ cao ban đầu của tên lửa so với mat dat 1a ye (m).");

11 disp('Vận tốc của dòng khí thoát ra là vØ (m/s).'};

12

13 % Phuong trinh Dinh luat II Newton

14 disp('Phương trình Định luật II Newton cho tén ltra:');

15 disp(‘m*dv/dt = -v@*dm/dt - mg’);

16

17 % BƯỚC 1: Nhập vào các giá trị

18 g = input('Gia tốc trong trường: `};

19 m@ = input( 'Khối lượng của tên lửa: '};

29 y9 = input('Độ cao ban đầu của tên lửa: '};

21 vô = input( 'Vận tốc dòng khí thoát ra: `);

28 elseif (vô <= (m9*g)/sigma)

29 disp('Tên lửa không thể bay được ');

39 return

31 end

32

33 % BƯỚC 3: Hiển thị các thông số của tên lửa

34 disp(['Tại thời điểm ban đầu, tên lửa có khối lượng là ',num2str(m8), ' 35 kg']);

36 disp([' tên lửa được phóng từ độ cao ', num2str(y@), ' m so với mặt

37 đất']);

38 disp([' với vận tốc đẩy là ', num2str(vô), ' m/s.' ]);

39 t1 = mØ/sigma ;

49 disp(['Tên lửa hết nhiên liệu tại ',num2str(t1),' s.']);

41

42 % BƯỚC 4: Phương trình vận tốc của tên lửa và thực hiện tính toán

43 % Phương trình vận tốc theo thời gian

63 % - Thuật toán Hoàn thành! -

Giải thích code và thuật toán( lẫy quy ước là đoạn code trong phần 3)

Dong 1 ==> 15: Quy ước tên biên, trình bày điều kiện trên màn hình, trình bày định luật

ụ ê như sau:

ê

nmanhinh dié ện, quy ướ ến, phương trình đị

Chọn mốc thế năng hấp dẫn tại mặt đất và chiều dương hướng lên

Khối lượng ban đầu của tên lửa là mØ (kg)

Vận tốc đốt nhiên liệu 1a sigma (kg/s), (sigma > 9)

Độ cao ban đầu của tên lửa so với mặt đất là y9 (m)

ws én bud êm trađi é ụ é nhu sau:

é€ ề <O(die én 1) ding thi hie 1

Tên lửa không tồn tại

éudié ện 1 không được đáp ứ é &0 < (m0 * g)/sigma

Tại thời điểm ban đầu, tên lửa có khối lượng là [m9] kg

tên lửa được phóng từ độ cao [y9] m so với mặt đất

với vận tốc đẩy là [v9] m/s

Tên lửa hết nhiên liệu tại [m9/sigma] s

ẹ

; u ện bước 4, Tính toán phương trình độ ời gian và phương trình

ừ phương trinh di ậ ủ u In phương trinh độ cao và phương trình gia tô

Ket qua tir bộ số liệu thir I

Chọn mốc thế nang hap dan tai mat dat va chiều dương

cho tên lửa:

lượng của tên lửa:

của tên lứa:

tên lửa được

Khối lượng ban đầu của tên lửa là mØ (kg)

Độ cao ban đầu của tên lửa so với mặt đất là yØ (m)

Tại thời điểm ban đầu, tên lửa có khối luong la 2000 kg

tên lửa được phóng từ độ cao 19 m so với mặt đất với vận tốc day là 1000 m/s

Gia tốc của tên lửa: a

Phương trình độ cao: y

DO THI PHU'O'NG TRINH CHUYEN DONG CUA TEN LUA y(t)

hợp phóng tên lửa trong thực tế từ những dữ kiện cho sẵn, độ cao của tên lửa tăng dần theo thời gian và đồ thị hàm số độ cao của tên lửa theo thời gian là một đường cong Tùy thuộc vào cân nặng và độ cao của vị trí đặt tên lửa thì sẽ cần có một tốc độ dòng khí và tốc độ đốt nhiên liệu hợp lí để tên lửa có thế bay được Như có thế thấy được trong hai đỗ thị kết quả đầu ra của MATLAB, thì độ cao của tên lửa bay được phụ thuộc vào thời gian tên lửa bay, vậy nên đồ thị hàm số độ cao của tên lửa theo thời gian mà lả một đồ thì đường cong có trục Ox là thời gian đi được kê từ lúc bắt đầu bay (t) và trục

Oy là quãng đường tên lửa bay được từ lúc xuất phát ở vị trí đặt Điểm bắt đầu của đồ thị không nhất thiết phải nằm ở gốc tọa độ (0.0) vì tên lửa có thể được đặt ở một độ cao xác định so với mặt đất

Ngoài ra, chúng ta có thế nghiên cứu thêm về thuật toán bằng cách sử thêm nhiều

bộ số liệu khác nhau Từ đó khám phá ra nhiều trường hợp bay khác của tên lửa, một số trường hợp đặc biệt như: tên lửa không tồn tại, tên lửa không thê bay được Những thi nghiệm này của MATLAB có thê giúp ta nâng cao niềm đam mê với bộ môn Vật lí, đồng thời giúp cải thiện khả năng thực hiện các thí nghiệm thực tế băng các phần mềm hỗ trợ

đã học Tạo điều kiện cho nhóm hiểu rõ được nguyên lý hoạt động cơ bản của tên lửa Khơi dậy nguồn cảm hứng với môn học và nâng cao tỉnh thần làm việc nhóm

Nguyễn Minh Khôi Giải bài toán, tìm hiểu code

Trần Nguyễn Nhất Giải bài toán, tìm hiểu code

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN