Vẽ quỹ Đạo chuyển Động ném xiên trong trọng trường bỏ qua lực cản và xác Định một vài thông số liên quan 2

HỒ CHÍ MINHTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN 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 LỚP L32 N

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA



BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

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

LỚP L32 NHÓM 14

GVHD:Nguyễn Trung Hậu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

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

Nhóm 14:

1 Phạm Văn Trí 2112515

2 Văn Bá Thức 2114971

3 Nguyễn Phú Tiền 2112444

4 Lê Thùy Trang 2115042

5 Phùng Cao Trí 2112516

Mục lục

Lời cảm ơn 4

LỜI MỞ ĐẦU 5

Chương 1: Mở đầu 6

1 Tên đề tài: 6

2 Yêu cầu 6

3 Nhiệm vụ 6

Chương 2:Cơ sở lí thuyết 6

2.1 Phương trình chuyển động: 7

2.2 Vecto vận tốc 7

2.3 Vecto gia tốc 8

2.4 Phương trình chuyển động 8

Chương 3:Chương trình Matlab 8

3.1 Đoạn code 8

3.2 Kết quả 10

3.3 Các lệnh Matlab được sử dụng 11

Chương 4: Kết luận 12

Lời cảm ơn

Lời cảm ơn đầu tiên cho em được gửi đến các thầy cô đã giảng dạy trong trường Đại học Bách Khoa, đặc biệt là thầy Nguyễn Trung Hậu và thầy Nguyễn Phúc Thiện đã truyền dạy cho em rất nhiều những kiến thức hay, và có ích để em có thể hoàn thiện bản thân cũng như có thêm nhiều kiến thức hơn về cuộc sống Nhờ có thầy mà em đã có thể xây dựng và hoàn thành báo cáo của mình một cách xuất sắc nhất

Trong quá trình học tập vừa qua, với thời gian ngắn ngủi cũng như kiến thức còn nhiều thiếu sót của em, em mong thầy cô có thể bỏ qua và tạo điều kiện tốt nhất cho em

để em hoàn thành báo cáo bài tập lớn này

Em xin chân thành cảm ơn!

LỜI MỞ ĐẦU

MATLAB là một môi trường tính toán số và lập trình, được thiết kế bởi công

ty MathWorks MATLAB cho phép tính toán số với ma trận, vẽ đồ thị

biểu đồ thông tin, thực hiện thuật toán, tạo các giao diện người dùng

với những chương trình máy tính viết trên nhiều ngôn ngữ lập trình khác

MATLAB giúp đơn giản hóa việc giải quyết các bài toán tính toán kĩ

các ngôn ngữ lập trình truyền thống như C, C++, và Fortran

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

chính, hay tính toán sinh học Với hàng triệu kĩ sư và nhà khoa học làm

môi trường công nghiệp cũng như ở môi trường hàn lâm, MATLAB là

của tính toán khoa học

Trong báo cáo này, với đề tài đã được giao, nhóm chúng em sẽ cố gắng ứng dụng các thuật toán của MATLAB để hoàn thành bài một cách ngắn gọn, súc tích và chính xác nhất có thể

Chương 1: Mở đầu

Giới thiệu đề tài

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

2 Yêu cầu

Sử dụng Matlab để giải bài toán sau:

“Từ độ cao 20 m so với mặt đất, người ta ném thẳng đứng một vật A với vận tốc v , đồngo

thời thả rơi tự do vật B Bỏ qua sức cản không khí Tính v để vật A rơi xuống đất chậmo

hơn 2 giây so với vật B và vẽ hình Lấy g =10m/s2.”

3 Nhiệm vụ

Xây dựng chương trình Matlab:

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

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

 Vẽ hình

Chương 2:Cơ sở lí thuyết

Vị trí của chất điểm M trong không gian được xác định bởi vecto bán kính trong hệ tọa

độ Descartes:

Với hệ tọa độ Descartes:

2.1 Phương trình chuyển động:

Khi chất điểm M chuyển động, vecto vị trí thay đổi theo thời gian:

Các phương trình trên gọi là phương trình chuyển động

2.2 Vecto vận tốc

Vecto vận tốc là đạo hàm của vecto vị trí theo thời gian, có gốc đặt tại điểm chuyển động, phương tiếp tuyến với quỹ đạo tại điểm đó, chiều là chiều của chuyển động và có

độ lớn là

Trong hệ tọa độ Descartes

2.3.Vecto gia tốc

Vectơ gia tốc của một chất điểm là đạo hàm của vectơ vận tốc theo thời gian Trong hệ tọa độ Descartes ta có:

và

2.4.Phương trình chuyển động của ném xiên

Đặt gốc tọa độ tại mặt đất, chiều dương hướng lên



 Chuyển động rơi tự do:



 Chuyển động của vật ném thẳng đứng lên:

Chương 3:Chương trình Matlab

3.1 Đoạn code

function BTL_Vatly1_Nhom14

clc ;

clear ;all

close ;all

g = input('Nhap gia toc trong truong : ');

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

disp('xA = - v0*tA + 0.5*g*tA^2');

disp('xB = 0.5*g*tB^2');

syms ;t

tB = sqrt(2*h/g);

clear ;i t

disp(['Ta co : xB = ',num2str(h), '=> tB= ',num2str(tB),'(giay)']

);

tA = tB + 2 ;

disp(['Vat A roi xuong dat cham hon vat B 2 giay => tA = tB + 2 =

', num2str(tA), '(giay)']);

syms ;v

v0 = solve( -v*tA + 0.5*g*tA^2 ==h , v);

a=vpa(v0,6);

clear ;v

disp('v0 = ');disp(a);

%% Nhap du lieu vao :

v01 = 0 ;

v02 = v0 ;

t = 0;

x1 = 0 ;

x2 = 0 ;

y1 = h ;

y2 = h ;

figure('color' 'white' 'numbertitle' 'off', , , );

hold on

fig_Vat1 =

plot(x1,y1,'ro' 'MarkerSize', ,10,'markerfacecolor' 'r', );

fig_Vat2 =

plot(x2,y2,'ro' 'MarkerSize', ,10,'markerfacecolor' 'b', );

ht = title(sprintf('t = %0.2f s',t));

axis equal

axis([-20 20 -1 100]);

%% Tinh toan va bieu dien :

while (y1 > 0 || y2 > 0)

t = t + dt ;

a = -g ;

v01 = v01 + a*dt;

v02 = v02 + a*dt;

if y1 < 0

y1 = 0 ;

continue ;

else

y1 = y1 + v01*dt + 0.5*a*((dt)^2);

end

if y2 < 0

y2 = 0;

break;

else

y2 = y2 + v02*dt +0.5*a*((dt)^2);

end

set(fig_Vat1,'xdata',x1,'ydata',y1);

set(fig_Vat2,'xdata',x2,'ydata',y2);

set(ht , 'string' ,sprintf('t = %0.2f s',t));

pause(0.0002);

end

end

3.2 Kết quả

Hình 3.3.1: Kết quả ví dụ ( Nguồn: Hình ảnh trong quá trình thực hiện)

Hình 3.3.2: Kết quả ví dụ (Nguồn: Hình ảnh trong quá trình thực hiện)

3.3 Các lệnh Matlab được sử dụng

Lệnh Ý nghĩa

Input Nhập giá trị cho biến

disp In kết quả ra màn hình

figure Tạo cửa sổ mới hình ảnh đồ thị

Plot Vẽ đồ thị

set Tạo sự chuyển động trện đồ thị

while Lặp lại câu lệnh khi thỏa điều kiện cho trước axis Giới hạn pham vi khảo sát

pause Tạm dừng chương trình

title Đặt tên cho đồ thị

If….end Thực hiện câu lệnh với điều kiện cho trước

solve Giải phương trình

Chương 4: Kết luận

Viết được chương trình bằng "m file" trong MATLAB để giải quyết bài toán vật

lý được đưa ra

Giải được các phương trình vật lý bằng công cụ Symbolic và công cụ giải số trong MATLAB

Phân tích được ý nghĩa vật lý của các kết quả thu được từ chương trình

Tài liệu tham khảo:

[1] Vật Lý Đại Cương A1 và Bài Tập Vật Lý Đại Cương A1

[2] Matlab lí thuyết và ứng dụng (giảng viên: Hoàng Xuân Dương)