ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN VẬT LÝ 1 ĐỀ TÀI VẼ QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG NÉM XIÊN TRONG TRỌNG TRƯỜNG BỎ QUA LỰC CẢN VÀ XÁC ĐỊNH MỘT VÀI THÔNG SỐ LIÊN[.]
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN VẬT LÝ 1
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
Giảng viên hướng dẫn: Trương Văn Minh
Nhóm: 1 Lớp: L46
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12/2022
1
n
Trang 2DANH SÁCH THÀNH VIÊN
1 Nguyễn Quốc Bảo 2210246
2 Đặng Dương Gia Bảo 2210198
3 Trần Châu Hoàn Bình 2210333
4 Đinh Hồng Dũng 2210565
5 Trương Trí Dũng 2210602
Trang 3MỤC LỤC
b.Phương trình vận tốc của vật chuyển động ném
a) Giải bằng matlab từ đó tìm quỹ đạo của vật
b) Giải bài toán bằng tay
3
n
Trang 4DANH MỤC HÌNH ẢNH
Trang 5CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU
1 GIỚI THIỆU VỀ CHUYỂN ĐỘNG NÉM XIÊN
Chuyển động vật ném xiên là bài toán được ứng dụng , thường gặp nhiều trong lĩnh vực như thể thao như: nhảy xa ,ném tạ, đá bóng , đẩy tạ, ném lao, Mọi vật đều chịu tác dụng của trọng lực (lực hút của Trái Đất, hay còn gọi là lực hút trọng trường) Chính nhờ lực này mọi thứ trên Trái đất không bị ở trạng thái lơ lửng , bay ra ngoài không gian Trong ném xiên , ta truyền cho vật một vận tốc ban đầu hợp với phương ngang một góc alpha Ta dễ dàng thấy được vật ban đầu đi lên cao hơn so với vị trí ném nhưng rồi chịu tác dụng của trọng lực , vật dần dần chậm lại rồi khi đạt tới độ cao cực đại ( H ) vật rơi xuống Quãng đường vật đi được theo phương ngang được gọi là tầm xa ( L )
Tổng quát về đề tài nhóm
- Từ bài toán mô tả chuyển động ném xiên của một hòn đá, trong trường hợp
bỏ qua mọi lực cản của không khí, ta sử dụng công cụ Matlab để:
+ Xác định bán kính quỹ đạo của vật tại vị trí chạm đất
+ Vẽ quỹ đạo chuyển động của vật đó đồng thời khi vật đó chạm đất
5
n
Trang 6CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.Định nghĩa
Chuyển động ném xiên là chuyển động của 1 vật được ném lên với vận tốc ban đầu là v0 hợp với phương ngang góc α (góc ném), vật ném xiên chịu tác dụng của trọng lực
Chuyển động ném xiên của vật bị ném có quỹ đạo là đường parabol
Chọn hệ trục tọa độ Oxy, gốc tọa độ vật ném O, chuyển động ném xiên sẽ như hình vẽ:
2.Phương trình chuyển động của vật ném xiên:
a) Phương trình chuyển động của ném xiên
Đi lên :
Đi xuống:
Quỹ đạo đi lên:
Trang 7Quỹ đạo đi xuống :
Quỹ đạố cuạ chuỹển đống nểm xiển cung lạ đường pạrạbốl
b) Phương trình vận tốc của vật chuyển động ném xiên
Theo phương Ox:
Theo phương Oy (đi lên):
Theo phương Oy (đi xuống):
Liên hệ giữa và :
Độ lớn của vận tốc tại vị trí bất kỳ:
7
n
Trang 83.Công thức ném xiên
a) Thời gian chuyển động của vật
- Thời gian vật đạt độ cao cực đại:
- Thời gian vật từ độ cao cực đại đến khi chạm đất:
- Thời gian của chuyển động ném xiên:
b) Độ cao cực đại , tầm ném xa
H - là độ cao cực đại (đơn vị m)
L - là tầm ném xa của vật (đơn vị m)
α - là góc ném hay góc hợp bởi véc tơ vận tốc v 0 và phương phang (đơn vị độ)
v 0 - là vận tốc ban đầu của vật bị ném (đơn vị m/s)
h - là độ cao của vật so với vị trí ném - nếu vật ném tại mặt đất thì h
= 0 (đơn vị m)
t - là thời gian của chuyển động (đơn vị m)
g - là gia tốc (g thường lấy bằng 10 m/s 2 tùy đề bài)
Trang 9CHƯƠNG III: MATLAB
1. Giới thiệu các lệnh Matlab được sử dụng
Tên
syms khai báo biến: alpha ; x ; L Input nhập vào các giá trị alpha, Vo plot khai báo đồ thị 2-D gồm 2 trục x và y xlabel thêm tên cho trục x
ylabel thêm tên cho trục y tittle thêm tên cho đồ họa legend thêm chú giải vào đồ thị disp xuất ra màn hình các dòng chữ
hole vẽ thêm các đồ thị quỹ đạo trên cùng một đồ thị đã
có trước
set Thiết lập các đặc tính chất cho đối tượng nào
đó
9
n
Trang 102.Giải quyết bài toán
Đề bài: “Một hòn đá được ném xiên lên từ mặt đất với vận tốc = 15 m/s, có phương hợp với phương ngang Lấy g = 9,8 Tính tỷ số bán kính quỹ đạo tại vị trí ném và vị trí cao nhất Vẽ quỹ đạo của vật Bỏ qua mọi lực cản của không khí
a) Dùng Matlab để:
a.1) Xác định tầm xa của vật bằng matlab a.2) Vẽ quỹ đạo của vật
Bài làm
Tầm xa của vật:
Hình 1: Tầm xa của vật theo dữ kiện đã cho
Trang 11Hình 2: Quỹ đạo của vật
b) Tìm tỷ số bán kính quỹ đạo tại vị trí ném và vị trí cao nhất ( H)
Ta có : an = v R2
Tại vị trí ném:
- Gia tốc pháp tuyến: a n1 = g.cos(a) = = 8,49 (m/s2)
=> Bán kính quỹ đạo: R1 = v02
a n1 = 8,49152 = 26,5 (m)
Tại vị trí cao nhất
- Gia tốc pháp tuyến: a n 2= g = 9,8m/s2
- Vận tốc của vật: v = v0.cos(α¿ = 15.cos(300) = 12,99 (m/s)
=>Bán kính quỹ đạo: R2 = a v2
n2 = v g2 = 12,999,8 2 = 17,22 (m)
Tỷ số bán kính quỹ đạo tại vị trí ném và vị trí cao nhất: n = R 1 R 2 = 17,2226,5 = 1,54
11
n
Trang 12CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN
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 vào giải quyết vấn đề thực tế Đây là bài toán cổ 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 bổ 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.
Trang 13TÀI LIỆU THAM KHẢO
[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] Vật lí đại cương A1, Bài tập Vật lí đại cương A1.
[3] Tài liệu hướng dẫn sử dụng Matlab.
PHẦN 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*pi/180))/g;
y= x*tan(alpha*pi/180)- g/(2*(v0^2)*(cos(alpha*pi/180))^2)*(x^2); y=ezplot(x,y, [0;r]);
hold on ;
set(y,'color','black');
xlabel('x'); ylabel('y');
title(' Quy dao cua vat');
legend('y');
disp('Tam xa của vat la');
disp(r);
y=0*x;
y=ezplot(x,y,[0;r]);
13
n