Báo cáo bài tập lớn môn vật lý 1 Đề tài 11 “xác Định phương trình chuyển Động của tên lửa

P HƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN ..... Phương pháp giải bài toán a... Các hàm Matlab cơ bản được sử dụng trong bài toán Disp dispx disp‘chuỗi kí tự’ đến b chiều.. ylabel‘tên’ -Đặt tên cho trụ

ĐẠI HỌC QU C GIA TP.HCMỐ

-

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN VẬT LÝ 1

ĐỀ TÀI 11

“ Xác định phương trình chuy n đ ng c ể ộ ủa tên lửa ”

Ths Nguyễn Minh Châu Lớp: L43

Nhóm số: 11

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2021

ĐẠI HỌC QU C GIA TP H CHÍ MINHỐ Ồ

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN VẬT LÝ 1

“ Xác định phương trình chuy n đ ng c ể ộ ủa tên lửa ”

Ths Nguyễn Minh Châu

Lớp: L43

Nhóm số: 11

Danh sách thành viên:

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2021

2

MỤC LỤC

TÓM TẮT 3

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 4

A Y ÊU CẦU 4

B Đ IỀU KIỆN 4

C N HIỆM VỤ 4

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5

2.1 C ÁC Đ NH LU Ị ẬT EWTON N 5

a Đ nh lu ị ật 1 – Hệ qui chi u quán tính ế 5

b Đ nh lu ị ật 2 5

c Định luật 3 5

2.2 Đ Ộ NG LƯ NG Ợ 5

A Đ ỊNH NGHĨA 5

B C ÁC Đ NH LÝ VÀ Đ NH LU Ị Ị ẬT 6

* Đinh lý 1 6

* nh lý 2 Đị 6

* nh l Đị ý 3 6

2.3 Ứ NG D ỤNG BẢO TOÀN ĐỘ NG LƯ NG TRONG CHUY N Đ NG C A TÊN L Ợ Ể Ộ Ủ ỬA 6

2.4 P HƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN 7

A Đ Ề BÀI 7

B Y ÊU CẦU 7

C B ÀI GIẢI 7

CHƯƠNG 3 MATLAB 9

3.1 T ỔNG QUAN VỀ M ATLAB 9

3.2 S Ơ ĐỒ KHỐI BIỂ U DI N THUẬT TOÁN Ễ 10

3.3 C ÁC HÀM M ATLAB CƠ B N ĐƯ C S Ả Ợ Ử DỤ NG TRONG BÀI TOÁN 11

3.4 G IẢI BÀI TOÁN TRÊN M ATLAB 11

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ K ẾT LUẬN 14

4.1 K ẾT QUẢ 14

4.2 K ẾT LUẬN 15

TÀI LIỆU THAM KHẢO 15

PHỤ LỤC 15

• Đoạ n code hoàn ch nh: 15 ỉ

3

TÓM TẮT

4

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU

ĐỀ TÀI: Xác định phương trình chuy n đ ng c a tên l ể ộ ủ ửa

a Yêu cầu

Tên lửa d ch chuy ị ển b ng dòng khí đ y t đuôi Dòng khí đ y này ằ ẩ ừ ẩ sinh ra bằng các ph n ng đ ả ứ ốt cháy nhiên li u ch ệ ứa trong tên l a nên ử khố i lư ng c ợ ủa nó giảm dầ n theo th ời gian Gi i phương trình đ ả ịnh luật II Newton cho tên lửa:

𝑚 𝑑𝑣 𝑑𝑡 = −𝑣′ 𝑑𝑚 𝑑𝑡 − 𝑚𝑔

tố c c a dòng khí thoáy ra, ủ !"

c Nhiệm vụ

Xây dựng chương trình Matlab:

biểu di n b ng đễ ằ ồ ị th

5

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2 1 Các đ nh lu t Newton ị ậ

a"#$ = $ "# F m

$F "# $$ =ma"#

c Định luật 3

-Nếu vật thứ nhất tác dụng lên vật thứ hai một lực F """"""# $%thì đồng thời v t thậ ứ hai cũng tác dụng lên vật thứ nhất m t lựộ c F """"""# %$, hai lực đó cùng phương, ngư c ợ

F$%

""""""# =−F%$""""""#

2 Độ 2 ng lư ng ợ

6

p"# $$ =mv "#

* Đinh lý 1

lên vật:

dp"#

dt $ = $

mdv "#

dt =$ma "#$ = $ F "#

gian đó:

∆p "#$ = $ dp"# $ = $ F "#dt$

&!

&"

'!

'"

d

dt / p """#$ = $(

dp "#

dt

)

*+$

$ = $ / F """#(

)

*+$

$ = $ F "#

-KhiF#$$%=0 thì p$$$$$% + p"# $$$$$%+## … + p$$$$$%= const $#

2 3 Ứng d ng bảo toàn đ ng lư ng trong chuy n đ ng c a tên lửa ụ ộ ợ ể ộ ủ

7

dt

dm

###########################F$$$$$%=−Fđ$$$$%#− #P$$% '(

dm

2.4 Phương pháp giải bài toán

a Đề bài

dm

,-,& tốc độ đốt cháy nhiên liệu.

c Bài giải

8

kt

-Phương trình định luật II Newtom cho tên lửa:

dm

=> ##E dv

+

!

m

*

* !

#− # E gdt '

!

%lnm!

%ln m!

'

!

dt##########

%ln H m!

#

9

CHƯƠNG 3 MATLAB

3.1 Tổng quan v Matlabề

lập trình khác

thưa, logic mờ…

10

11

3.3 Các hàm Matlab cơ bản được sử dụng trong bài toán

Disp

disp(x)

disp(‘chuỗi kí tự’)

đến b

chiều

ylabel(‘tên’)

-Đặt tên cho trục x -Đặt tên cho trục y

-Khai báo biến thời gian t

syms t

disp('Phương trình định luật II Newton cho tên lửa:');

-Xuất ra màn hinh phuong trinh

12

t1=m0/k;

y=y0+int(v,t,0,t);

disp(y);

-Xuất ra màn hình giá trị t1

disp(t1);

ezplot(t,y);

13

-Đặt tên cho trục x

xlabel('Thời gian t');

-Đặt tên cho trục y

-Thêm lưới cho đồ thị

grid on;

14

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN

4.1 Kết quả

- Với thông số tương đ i cố ủa tên l a đử ẩy Saturn V

m0= 3.106 kg,)*

- Hình 4.2 biểu di n tọa đễ ộ của tên l a theo thử ời gian Tại t=0 thì tên lửa còn ở mặt đất, sau đó tọa độ tên lửa thay đổi theo hàm số có đồ ị th là đường cong

Hình 4.1 Kết qu chạy đư c tả ợ ừ cửa s command windowổ

Hình 4.2 Đồ ị tọth a đ tên lộ ửa theo thời gian

15

4.2 Kết luận

- Đề tài o cơ h tạ ội cho sinh viên củng c kiến thức cho sinh viên, ng d ng ph n mố ứ ụ ầ ềm Matlab vào công việc những bài toán khó có thể giải tay (Vẽ đồ thị, kh o sát,…) ả

- Vì bám sát với lí thuy t môn hế ọc (Vật lí A1) và phân tích đơn giản cho sinh viên dễ thực hiện nên kết quả chưa được chính xác so với th c tế ự

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Microsoft Word - HuongDanMatlab_Simulink.doc (hcmut.edu.vn)

[2] Help Center for MATLAB, Simulink and other MathWorks products

[3] Độ ng cơ tên l a – Wikipedia ti ng Vi ử ế ệt

[4] Saturn V – Wikipedia tiếng Vi ệt

[5] Rocketdyne F-1 - Wikipedia

[6] What is the velocity of the exhaust gasses on a Saturn V rocket? - Quora

[7]Chuyên đ ề hệ có khối lượng thay đổi, chuyển động của tên l ửa

[8]Hướ ng d n gi i toán chuy n đ ng b ng ph n l c, v n t c tên l a sau khi ph t nhiên li u ẫ ả ể ộ ằ ả ự ậ ố ử ụ ệ

- YouTube

PHỤ LỤC

• Đoạn code hoàn chỉnh:

syms t

disp( 'Chọn chi u d ề ương là chi u h ề ướng lên' )

disp( 'G ốc toạ độ tài mặt đấ t' );

disp( 'Ph ương trình định luật II Newton cho tên lử a:' );

disp( 'm*dv/dt = v0*dm/dt - - mg' );

k=input( 'Nhập t c ố độ đốt nhiên liệu dm/dt = ' );

m0=input( 'Nhập kh i l ố ượng ban đầu c a tên l a m0= ' ủ ử );

y0=input( 'Nhập vị trí ban đầu c a tên l a y0 = ' ủ ử );

v0=input( 'Nhập vận t c ố đẩy khí c a tên l a v0 = ' ủ ử );

g=9.81;

v=v0*log(m0/(m0 k*t)) g*t; -

-t1=m0/k;

disp( 'Phương trình chuy n ể động c a tên l a y= ' ủ ử );

y=y0+int(v,t,0,t);

disp(y);

disp( 'Tên l a h t nhiên li u t i t=' ử ế ệ ạ );

disp(t1);

ezplot(t,y);

title( ' Đồ ị bi u di n t th ể ễ ọa độ c a tên l ủ ửa theo th i gian' ờ );

xlabel( 'Thời gian t' );

ylabel( 'Vị trí y' );

grid on ;