BÁO cáo bài tập lớn vật lí i đề tài 5 vẽ QUỸ đạo của vật THEO PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN VẬT LÍ I LỚP L52 - NHÓM 5 ĐỀ TÀI 5 VẼ QUỸ ĐẠO CỦA VẬT THEO PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG Giảng viên hướng dẫn:

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



BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN VẬT LÍ I

LỚP L52 - NHÓM 5

ĐỀ TÀI 5

VẼ QUỸ ĐẠO CỦA VẬT THEO PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG

Giảng viên hướng dẫn: TRẦN TRUNG TÍN

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12/2022

ĐỀ TÀI

1 Yêu cầu

Sử dụng Matlab để giải bài toán sau:

“Một khí cầu bay lên từ mặt đất với vận tốc không đổi v0 Gió truyền cho khí cầu thànhphần vận tốc theo phương ngang , y là độ cao Cho trước các giá trị v0,

a Xác định phương trình chuyển động của vật

1.2 Xác định phương trình quỹ đạo của vật.

1.3 Vẽ quỹ đạo của vật trong khoảng thời gian từ t=0 đến t=5s.

2 Điều kiện

2.1 Sinh viên cần có kiến thức về lập trình cơ bản trong MATLAB.

2.2 Tìm hiểu các lệnh Matlab liên quan symbolic và đồ họa.

3 Nhiệm vụ

Xây dựng chương trình Matlab:

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

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

trình

3.3 Vẽ hình.

MỤC LỤC CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG: CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT:

2.1 Các khái niệm:

2.1.1 Chất động cơ

2.1.2 Chất điểm 2.1.3 Phương trình chuyển động

2.1.4 Quỹ đạo

2.2 Vecto vận tốc

2.2.1 Vecto vận tốc trung bình 2.2.2 Vecto vận tốc tức thời

2.3 Vecto gia tốc

2.3.1 Khái niệm về gia tốc

2.3.2 Gia tốc pháp tuyến

2.3.3 Gia tốc tiếp tuyến 2.3.4 Gia tốc toàn phần 2.3.5 Gia tốc trọng trường

2.4 Chuyển động ném xiên

CHƯƠNG III: MATLAB

3.1 Tổng quan về Matlab

3.2 Giới thiệu các lệnh Matlab được sử dụng

3.3 Giải bài toán bằng tay

3.4 Giải bài toán bằng sơ đồ khối

3.5 Đoạn code hoàn chỉnh 10

3.6 Ví dụ chạy thử kết quả 11

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 12

TÀI LIỆU THAM KHẢO 13

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG

Đối với các sinh viên kĩ thuật thì môn Vật lí 1 rất quan trọng, đặc biết là đối vớicác sinh viên Bách Khoa Vì vậy, các sinh viên phải dành nhiều thời gian của mình đểhọc môn này Nhờ có sự ra đời và phát triển của các ứng dụng tin học, việc học của sinhviên được cải thiện và nắm bắt được kiến thức tốt hơn ở môn Vật lí 1 Nổi bật là ứngdụng Matlab đã giúp chúng ta đều này là trở thành nhân vật không thể thiếu trong việchọc Vật lí 1 Bài báo cáo này sẽ giúp mọi người hiểu về quỹ đạo và phương trình chuyểnđộng bao gồm các khái niệm cơ bản, công thức cũng như là tìm hiểu sơ bộ về Matlab vàcách sử dụng Matlab

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Giả sử ở thời điểm, chất điểm ở tại P có vecto vị trí Tại thời điểm, chất điểm ở tại Q và

có vecto vị trí Vậy trong khoảng thời gian, vecto vị trí đã thay đổi một lượng Người tađịnh nghĩa vecto vận tốc trung bình trong khoảng thời gian là:

2.3.1 Khái niệm về gia tốc

Trong quá trình chuyển động, vận tốc của chất điểm có thay đổi cả về độ lớn cũng như vềphương và chiều Để đặc trưng cho sự thay đổi của vận tốc theo thời gian, người ta đưathêm đại lượng vật lí mới gọi là gia tốc

Giả sử sau một khoảng thời gian, vận tốc của chất điểm thay đổi một lượng là thì theođịnh nghĩa gia tốc trung bình trong khoảng thời gian là:

2

- Phương vuông góc với tiếp tuyến quỹ đạo

- Chiều hướng về phía lõm của quỹ đạo

- Công thức gia tốc pháp tuyến:

*Trong đó:

+ v là tốc độ tức thời (m/s)

+ R là độ dài bán kính cong (m)

+ Nếu xét trường hợp đơn giản là chuyển động tròn đều (tốc độ không đổi ) trên quỹ đạo

là đường tròn thì cả v và R là không đổi và gia tốc hướng tâm là không đổi

2.3.3 Gia tốc tiếp tuyến

Gia tốc tiếp tuyến đặc trưng cho sự thay đổi độ lớn của vecto vận

tốc Gia tốc tiếp tuyến có:

- Phương trùng với phương của tiếp tuyến

- Cùng chiều với chuyển động nhanh dần và ngược chiều với chuyển động chậm dần

- Công thức gia tốc tiếp tuyến:

*Trong đó

+ v là vận tốc tức thời (m/s)

3

+ t là thời gian tức thời (s)

*Mối quan hệ giữa gia tốc tiếp tuyến và gia tốc pháp tuyến

Một vật chuyển động trên quỹ đạo hìn cong gia tốc bao gồm 2 thành phần: gia tốc

tiếp tuyến và gia tốc pháp tuyến và

2.3.4 Gia tốc toàn phần:

Gia tốc toàn phần là tổng của gia tốc tiếp tuyen và gia tốc pháp tuyến

Hình 2.1 Gia tốc toàn phần tại điểm M bất kì trên quỹ đạo của

vật Công thức gia tốc toàn phần

Gia tốc toàn phần: |⃗a tp|

Gia tốc tiếp tuyến: |⃗a tt|

Gia tốc pháp tuyến: |⃗a pt|

2.3.5 Gia tốc trọng trường

Gia tốc trọng trường là gia tốc do lực hấp dẫn tác dụng lên một vật

Tại các điểm khác nhau trên Trái Đất, các vật rơi với một gia tốc nằm trong khoảng 9,78

và 9,83 m/s2 phụ thuộc vào độ cao

2.4 Chuyển động ném xiên:

4

- Chuyển động ném xiên là chuyển động của một vật được ném lên với vận tốc ban đầu hợp với phương ngang một góc α (gọi là góc ném).Vật ném xiên chỉ chịu tác dụng của trọng lực.

- Quỹ đạo là đường parabol

- Những lưu ý quan trọng

 Theo phương ngang vật không chịu tác dụng của lực nào => chuyển động của vật là chuyển động thẳng đều

 Theo phương thẳng đứng:

+ Giai đoạn 1: vật chuyển động đi lên đến độ cao cực đại (tại đó vyy = 0) chịu tác

dụng của trọng lực hướng xuống => vật chuyển động thẳng chậm dần đều với gia tốc -g

+ Giai đoạn 2: vật chuyển động đi xuống lúc này chuyển động của vật tương đương với

-Phương trình chuyển động, phương trình tọa độ của chuyển động ném xiên

 Đi lên:

 Đi xuống:

 Quỹ đạo đi lên:

 Quỹ đạo đi xuống:

-Phương trình vận tốc của chuyển động ném xiên

 Theo phươg ox:

 Theo phương oy (đi lên):

 Theo phương oy ( đi xuống ):

 Liên hệ giữa và :

6

Bảng 3.2.1 Các lệnh Matlab được sử dụng

3.3 Giải toán bằng tay

Một khí cầu bay lên từ mặt đất với vận tốc không đổi v0 Gió truyền cho khí cầu thành phần vận tốc theo phương ngang vx =ay, y là độ cao Cho trước các giá trị v0, a

Xác định phương trình chuyển động của vật

Xác định phương trình quỹ đạo của vật

Vẽ quỹ đạo của vật trong khoảng thời gian từ t=0 đến

8

3.4 Giải bài toán bằng sơ đồ khối

Kết thúc 9

3.5 Đoạn code hoàn chỉnh

10

3.6 Ví dụ chạy thử kết quả:

VD1:

Giá trị vận tốc ban đầu: 10

Giá trị ban đầu: 5

VD2:

Giá trị vận tốc ban đầu: 8

Giá trị a ban đầu: 2

11

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN

-Xây dựng được lưu đồ giải thuật để giải quyết một bài toán vật lý Viết được chương trình “m file” trong MATLAB để giải quyết bài toán được đưa ra

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

- Ngoài ra, còn phân tích được ý nghĩa vật lí của các kết quả thu được từ chương trình

12

TÀI LIỆU THAM KHẢO

gr

grr gr

jjjjffff

13