Báo cáo bài tập lớn vật lý 1 vẽ quỹ Đạo chuyển Động ném xiên trong trọng trường bỏ qua lực cản và xác Định một vài thông số liên quan

Ly do chon dé tai Bài toán chuyên động vật ném xiên là bài toán được ứng dụng cao, thường gặp nhiều trong lĩnh vực như thê thao như: ném tạ, bóng chày, băn súng, đây tạ, ném lao,.... Kh

DAI HOC QUOC GIA THANH PHO HO CHi MINH

TRUONG DAI HOC BACH KHOA

6 c2

BAO CÁO BAI TAP LON VAT LY 1

DE TAI

VE QUY DAO CHUYEN DONG NEM XIEN 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

DANH SACH THANH VIEN

STT | HO VA TEN MSSV Ghi chu

1 Hoàng Minh Đức 1913140

2 Lê Thị Minh Huyền 1810953

3 Trương Quốc Đạt 1811899

4 Trần Quốc Đạt 1911030

MUC LUC

CHUGNG I: MO DAU Leese csssssssesssssesssssssessseesusesssissssssssissssseesssesssisecsseeseseesseessvess 6

1 Ly do chon AE tab ccc ccceccccecececccsseseevevevsssscscsesscsssssvesevesssvsveveveresesesessseesesseees 6

Pc up 0i nan" - 6 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYÊT ¿2222 22222222122231122511223122112212222.e 7

I2 0) 0n a.a 7

2 Phương trình chuyển động của vật ném xiÊn: 22 2211 E222 xe 7 2.1 Phương trình chuyền động của vật ném xIÊn: - .-+ -5 7 2.2 Phương trình vận tốc của vật chuyển động ném xiên: 7

3 Céng thie ném in 8 3.1 Thoi gian chuyén dOng cc ceccccccccccccscesccssesecsessecsessessessssessesseesesseeees 8 KP? con ga ga 8 3.3 Tam 6m Xa.ccceccccccccesecsesseesecsesssessessecsssessecsecsessessesssssessessessessessessess 8 3.4 Cac no n6 8 CHUONG II: MATLAR 112112 1212151112122 5 1212121111 11111111111 1111 1t rre 9

1 Giới thiệu các lệnh Matlab được sử dụng . 222 22c 22x cscsxcss 9

2 Giải bài toán bằng sơ đồ khối - 5s St T2 1112211211211211 1121211 1E xe 9

1.“ 11

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 2-©25:22212221222212221112211222111211221121121cee 12 900)208)7989 1 = ồ 13 I057.98:100009/33iiÝÃ 13

DANH MUC HINH ANH

Hình 1 Sơ đồ khối

Hình 2 Kết quả ví dụ minh họa

Hình 3 Biểu đồ quỹ đạo theo ví dỤ - 5 2c 22211211 121221121 112121 121e2

CHUONG I: MO DAU

1 Ly do chon dé tai

Bài toán chuyên động vật ném xiên là bài toán được ứng dụng cao, thường gặp nhiều trong lĩnh vực như thê thao như: ném tạ, bóng chày, băn súng, đây tạ, ném lao, Khi một vật bất kỳ sẽ chịu tác dụng của trọng lực (lực hút của Trái Đắt, hay còn gọi là lực hút trọng trường) Chính nhờ lực này mọi thứ trên Trái đất không bị ở trạng thái lơ lửng Trong chuyên động ném xiên cũng thế, lực này đã khiến một vật khi ném xiên: ban đầu sẽ đi lên cao hơn vị trí ném, nhưng dan dan

sẽ rơi xuống và chạm đất Chính vi thé, việc tìm ra phương thức giải đáp vấn đề xoay quanh về chuyển động ném xiên sẽ giúp sinh viên hiểu rõ hơn về chuyển động ném xiên trong môi trường có trọng lực cũng như cách thức ứng dụng phần mềm Matlab đề mô tả quỹ đạo chuyên động của chúng Đó là lý do hình thành để tài của nhóm chúng em

2 Giới thiệu sơ bộ đề tài

- Từ bài toán mô tả chuyên động ném xiên của một hòn đá, trong trường hợp bỏ qua mọi lực cản của không khí, ta sử dụng công cụ Matlab đề:

+ Xác định bán kính quỹ đạo cua vat tai vi tri cham đất + Vẽ quỹ đạo chuyền động của vật đó đồng thời khi vật đó chạm đất

CHUONG II: CO SO LY THUYET

1 Dinh nghia

Chuyên động ném xiên là chuyên động của | vat duoc ném lên với vận toc ban đâu là vọ hợp với phương ngang góc œ (góc ném), vật ném xiên chịu tác dụng của trọng lực

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

Chọn hệ trục tọa độ Oxy, sốc tọa độ vật ném O, chuyên động ném xiên sẽ như hình vẽ:

Xx

2 Phương trình chuyền động của vật ném xiên:

2.1 Phương trình chuyền động của vật ném xiên:

X =V,t = (Vạcosơ) X t

Đi lên:y = vạsina x t— sat?

Di xuong: y = 5st

Quy dao dilén: y =( mai — a’ + a.aaaa

Quỹ đạo đi xuống: y = Co, 2Vọ “aaa ja 2

Quỹ đạo của chuyền động ném xiên cũng là đường parabol

2.2 Phương trình vận tốc của vật chuyển động ném xiên:

Theo phuong Ox: v, = V9 X cosœ

Theo phương Oy (đi lên): vy = vọ X sina - gt

Theo phương Oy (đi xuống): vy = gt

Liên hệ giữa v, va vy: tana = =

M x

Độ lớn cua van toc tai vi tri bat ky: v = [Vs 2+ Vy 2

3 Công thức ném xiên

3.1 Thời gian chuyển động

VoXsinœ

- Thời gian vật đạt độ cao cực đại: tị = 5

- Thời gian vật từ độ cao cực đại đến khi chạm dat: ty = FT”

- Thời gian của chuyên động ném xiên: t= tị + tạ

3.2 Độ cao cực đại

2 Vọ2aga^ˆœ

H = ————

2g

3.3 Tam ném xa

vọ2aaaˆ2œ

L= ——

5 3.4 Các đại lượng

H - là độ cao cực đại (đơn vị m)

L - là tầm ném xa của vật (đơn vị m)

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

vọ - là vận tốc ban đầu của vật bị ném (don vi m/s)

h - là độ cao của vật so với vị trí ném - nêu vật ném tai mat dat thi h = 0 (don vi

m)

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

g - la gia tốc (g thường lấy bằng 10 m/s? tiy dé bai)

CHUONG III: MATLAB

1, Giới thiệu các lệnh Matlab được sử dụng

Tên lệnh Ý nghĩa

syms khai báo biến: alpha ; x ;L Input nhập vào cac g14 tri alpha, Vo plot khai bao dé thi 2-D gồm 2 trục x và y xlabel thêm tên cho trục x ylabel thém tén cho truc y tittle thém tén cho dé hoa legend thêm chú giải vào đồ thị disp xuat ra man hinh cac dong chit

hole vẽ thêm các đỗ thị quỹ đạo trên cùng một đồ thị đã có

trước set Thiét lập các đặc tính chất cho đối tượng nào đó

2 Giải bài toán bằng sơ đồ khối

De bai: Mot hon da duoc ném xién lên từ mặt đât với vận tốc vo = l5 ms, có phương hợp 30° với phương ngang Lấy g = 9,8m/⁄4? Tính bán kính quỹ đạo tại

vị trí chạm đất Vẽ quỹ đạo của vật Bỏ qua mọi lực cản của không khí

Dùng Matlab đề:

1 Xác định bán kính quỹ đạo tại vị trí chạm dat

2 Vé quy dao cua vat

| Bat dau

/ Nhập giá trị vận tốc ban đầu /

/ Whee gis ti alphas /

Ban kinh qu} dao

Phương trình chuyên động

Vẽ quỹ đạo của

vật

Ỷ

Hiển thị ban kinh qui dao

va qui dao cia vat

Kết thúc

Hình 1 Sơ đồ khối

10

3 Vidu

Đề bài: Một hòn đá được ném xiên lên từ mặt đất với van toc vo = 20 m/s, cd

phương hợp 30° với phương ngang Lấy g = 9,8m/⁄4? Tính bán kính quỹ đạo tại

vị trí chạm đất Vẽ quỹ đạo của vật Bỏ qua mọi lực cản của không khí

Dùng Matlab đề:

3 Xác định bán kính quỹ đạo tại vị trí chạm dat

4 Vé quy dao của vật

Bai lam:

Ban kinh quy dao tai vi tri cham dat

Nhap gia tri van toc ban đau v0 là 20 Nhap gia tri alpha 1a 30

Ban kinh qui dao la

35.3480

Hinh 2 Két qua vi du minh hoa

Quy dao cua vat:

x=x,y=0

quy dao | |

mat dat

Hinh 3 Biéu dé quy dao theo ví dụ

11

CHUONG IV: KET LUAN

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 vảo giải quyết vấn đề thực tế Đây là bài toán cô 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

bồ 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

12

TAI LIEU THAM KHAO

[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] Vat lí đại cương AI, Bài tập Vật lí đại cương AI

[3] Tài liệu hướng dẫn sử dụng Matlab

PHẢN 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*p1/180))/g;

y= x*tan(alpha*p1/180)- g/(2*(v0%2)*(cos(alpha* pi/180))*2)*(x2);

y=ezplot(x.y, [0;r]);

hold on;

set(y, color','blaek');

xlabel('x); ylabel(y');

title(' Quy dao cua vat);

legend(‘y’);

disp(Ban kinh qui dao la);

disp(T);

y=0*x;

y=ezplot(x,y,[0;r]);

13