Bài tập lớn vật lý 1 vẽ quỹ đạo của vật khi có phương trình chuyển động

Do đó, viác dành cho môn học này mát khối l°ÿng thåi gian nh¿t định và thực hành là đißu t¿t yÁu đá giúp cho sinh viên có đ°ÿc c¢ sç vững chắc vß các môn KHTN và làm tißn đß đá học tốt c

Đ¾I HÞC QUÞC GIA THÀNH PHÞ Hà CHÍ MINH

TR¯âNG Đ¾I HÞC BÁCH KHOA

þÿøùÿþ

BÁO CÁO BÀI TÀP LàN VÀT LÝ 1

<VẼ QUþ Đ¾O CỦA VÀT KHI CÓ PH¯¡NG TRÌNH CHUYàN

ĐÞNG=

Giáo viên h°áng d¿n : Phan Ngßc Ph°¢ng Cát

Tr Án Văn Ti¿n

Tháng 04, 2022

Đ¾I HÞC QUÞC GIA THÀNH PHÞ Hà CHÍ MINH

TR¯âNG Đ¾I HÞC BÁCH KHOA

þÿøùÿþ

BÁO CÁO BÀI TÀP LàN VÀT LÝ 1

<VẼ QUþ Đ¾O CỦA VÀT KHI CÓ PH¯¡NG TRÌNH CHUYàN

ĐÞNG=

Giáo viên h°áng d¿n : Phan Ngßc Ph°¢ng Cát

Tr Án Văn Ti¿n

STT Tên thành viên MSSV NHÓM, LâP

1 Nguyßn Kim Thành 1814019 Nhóm 16, DT01

2 Lê Trung ThÁo 1810525 Nhóm 16, DT01

3 Nguyßn Tr°ång Thành 1915154 Nhóm 16, DT01

4 Trịnh T¿t Thành 2033319 Nhóm 16, DT01

5 Nguyßn Thành ThÁo 2033731 Nhóm 16, DT01

6

M ỤC LỤC

DANH MĀC HÌNH ÀNH 5

LäI Mæ ĐÀU 6

NàI DUNG BÁO CÁO TàNG KÀT 7

CH¯¡NG 1: Mæ ĐÀU 7

Lý do chọn đß tài 7

Giãi thiáu qua đß tài 7

CH¯¡NG 2: C¡ Sæ LÝ THUYÀT 8

CH¯¡NG 3: MATLAB 9

Giãi thiáu vß matlab 9

Các lánh trong MATLAB 9

GiÁi bài toán bằng s¢ đß khối 11

CH¯¡NG 4: KÀT LU¾N 12

¯U ĐIàM: 12

KHUYÀT ĐIàM: 12

TÀI LIàU THAM KHÀO 13

PHĀ LĀC 14

DANH M ỤC HÌNH ÀNH

hình 1 quỹ đ¿o chuyán đông theo thåi gian t 8

hình 2 giá trị gia tốc t¿i thåi điám t = 1(s) 8

hình 3 ví dā lánh Plot 10

hình 4 s¢ đß khối giÁi bài toán 11

L âI MỞ ĐÀU

V¿t lý đ¿i c°¢ng 1 là môn học đ¿i c°¢ng có tÁm quan trọng đối vãi sinh viên ĐH Bách Khoa TPHCM nói riêng và sinh viên các ngành khối khoa học kỹ thu¿t – công nghá nói chung Do đó, viác dành cho môn học này mát khối l°ÿng thåi gian nh¿t định

và thực hành là đißu t¿t yÁu đá giúp cho sinh viên có đ°ÿc c¢ sç vững chắc vß các môn KHTN và làm tißn đß đá học tốt các môn khác trong ch°¢ng trình đào t¿o

Ngày nay khoa học ngày càng phát trián, vãi đà phát trián này viác ư뀁ng dāng khoa học và sáng chÁ khoa học ç tr°ång học là r¿t thiÁt thực và quan trọng Chknh vì v¿y, ngay tư뀀 năm đÁu các giÁng viên tr°ång ĐH Bách Khoa TP.HCM đ愃̀ giúp cho các sinh viên ngành kỹ thu¿t làm quen vãi các ư뀁ng dāng l¿p trình, vk dā nh° Chương tr椃

Sự phát trián của toán tin ra đåi đ愃̀ hß trÿ r¿t lãn trong quá trình phát trián của các môn học v¿t lý Viác ư뀁ng dāng tin học trong quá trình giÁi thkch các c¢ sç dữ liáu của v¿t lý, giÁi các bài toán v¿t lý đ愃̀ làm cho thåi gian bỏ ra đ°ÿc rút ngắn l¿i và mang hiáu quÁ cao h¢n Nh° ta đ愃̀ biÁt, phÁn mßm ư뀁ng dāng Matlab đ愃̀ giÁi quyÁt đ°ÿc các v¿n đß

đó Vì thÁ viác tìm hiáu matlab và ư뀁ng dāng matlab trong viác thực hành môn học v¿t

lý đ¿i c°¢ng 1 r¿t quan trọng và có tknh c¿p thiÁt cao

Sau đây là nái dung tìm hiáu bài t¿p lãn của nhóm!

N ÞI DUNG BÁO CÁO TâNG K¾T

CH¯¡NG 1: MỞ ĐÀU

Lý do ch ßn đß tài

Chuyán đáng, trong v¿t lý, là sự thay đái vị trk trong không gian theo thåi gian của ch¿t điám hay mát há ch¿t điám Trong đó ch¿t điám là mát điám hình học không có kkch th°ãc hoặc kkch th°ãc vô cùng nhỏ bé nh°ng có khối l°ÿng Ch¿t điám không thay đái vị trk trong không gian theo thåi gian thì đư뀁ng yên Chuyán đáng của ch¿t điám chỉ có 2 d¿ng là chuyán đáng đßu (tư뀁c là chuyán đáng vãi v¿n tốc không đái) và chuyán đáng có gia tốc (tư뀁c là có sự thay đái v¿n tốc khi chuyán đáng) Ch¿t điám không chịu tác dāng của lực thì s¿ đư뀁ng yên hoặc chuyán đáng đßu, tư뀁c là gia tốc bằng 0

Đá hiáu rõ h¢n vß chuyán đáng cũng nh° quỹ tkch của chuyán đáng và gia tốc của

v¿t nhóm chúng em đ愃̀ chọn đß tài <Vẽ quỹ đạo của vật khi có phương trình chuyển động”

Gi ái thißu qua đß tài

Sử dāng Matlab đá giÁi bài toán sau:

Ch¿t điám chuyán đáng vãi ph°¢ng trình:

2 4 3 3

3 8

y t

ü = − ÿ

ý

þ

(1.1)

a V¿ quỹ đ¿o của v¿t trong khoÁng thåi gian tư뀀 t=0 đÁn t=5s

b Xác định đá lãn gia tốc của ch¿t điám lúc t = 1 s

Sử dāng ngôn ngữ l¿p trình MATLAB nhóm em đ愃̀ giÁi ra đ°ÿc như뀁ng kÁt quÁ nh° sau:

CH¯¡NG 2: C¡ SỞ LÝ THUY¾T

Chuyán đßng: là sự thay đái vị trk của mát v¿t trong 1 há quy chiÁu xác định Ch¿t điám: v¿t có kkch th°ãc r¿t nhỏ (có thá bỏ qua) so vãi không gian mình xét

đÁn nó

VÁt rắn: há ch¿t điám mà khoÁng cách t°¢ng đối giữa các ch¿t điám không thay

đái theo thåi gian

Quÿ đ¿o: t¿p hÿp những điám v¿t đi qua trong không gian theo thåi gian

Gia tßc: đ¿i l°ÿng vect¢ đặc tr°ng cho sự thay đái ph °¢ng chißu và đá lãn của

vect¢ v¿n tốc theo thåi gian

Khi M chuyán đáng thì x, y, z thay đái theo thåi gian

( )

( )

x x t

r r t y y t

z z t

= ü ÿ

ÿ = þ

(1.2) ChiÁu lên há tọa đá Descartes:

hình 1 quỹ đ¿o chuyển đông theo thời gian t.

hình 2 giá trị gia tßc t¿i thời điểm t = 1(s).

2 2 2

dv

CH¯¡NG 3: MATLAB

Gi ái thißu vß matlab

MATLAB (Matrix Laboratory) là mát phÁn mßm khoa học đ°ÿc thiÁt kÁ đá cung c¿p viác tknh toán số và hián thị đß họa bằng ngôn ngữ l¿p trình c¿p cao MATLAB cung c¿p các tknh năng t°¢ng tác tuyát våi cho phép ng°åi sử dāng thao tác dữ liáu linh ho¿t d°ãi d¿ng mÁng ma tr¿n đá tknh toán và quan sát Các dữ liáu vào của MATLAB

có thá đ°ÿc nh¿p tư뀀 "Command line" hoặc tư뀀 "mfiles", trong đó t¿p lánh đ°ÿc cho tr°ãc bçi MATLAB

MATLAB cung c¿p cho ng°åi dùng các toolbox tiêu chuẩn tùy chọn Ng°åi dùng cũng có thá t¿o ra các háp công cā riêng của mình gßm các "mfiles" đ°ÿc viÁt cho các ư뀁ng dāng cā thá

L ệnh PLOT

Công dāng của lánh Plot: PhÁn lãn các câu lánh đá v¿ đß thị trong mặt phẳng đßu

là lánh plot Lánh plot v¿ đß thị của mát mÁng dữ liáu trong mát há trāc thkch hÿp và nối các điám bằng đ°ång thẳng

Cú pháp:

plot(x,y)

plot(x,y,’linetype’)

GiÁi thkch: x,y: v¿ giá trị x theo giá trị y

Vk dā: plot(V,P,'o',VPlot,PPlot,'-');

L ệnh FPRINTF

Công dāng của lánh FPrint là đ°a dữ liáu có định d¿ng ra file hoặc màn hình

Cú pháp: fprintf(FILE *f, const char *format, varexpr)

GiÁi thkch:

+ Format: chußi định d¿ng (giống vãi các định d¿ng của hàm printf())

+ Varexpr: danh sách các biáu thư뀁c, mßi biáu thư뀁c cách nhau d¿u phẩy (,)

+ Vk dā : fprintf('Giai doan #%d \n',iPoint-1) ( Có %d thì hián thị kÁt quÁ là số nguyên Có \n thì in xong xuống hàng, đ°a d¿u nhắc lánh vß đÁu dòng kÁ tiÁp)

L ệnh LINSPACE

Công dāng của lánh LINSPACE là t¿o vect¢ có khoÁng cách tuyÁn tknh

Cú pháp: y = linspace(x1,x2,n)

GiÁi thkch: t¿o ra n điám KhoÁng cách giữa các điám là (x2-x1)/(n-1)

Linspace t°¢ng tự nh° toán tử d¿u hai ch¿m, < :=, nh°ng cho phép kiám soát trực tiÁp số l°ÿng điám và luôn bao gßm các điám cuối < lin= Trong tên < linspace= đß c¿p đÁn viác t¿o ra các giá trị có khoÁng cách tuyÁn tknh trái ng°ÿc vãi hàm anh em logspace, t¿o ra các giá trị có khoÁng cách theo lôgarit

L ệnh DIFF

hình 3 ví dụ lệnh Plot.

Cú pháp: Y = diff(X,n,dim)

GiÁi thkch: tknh đ¿o hàm của hàm cho ch°ãc X theo biÁn n, dim là số lÁn d¿o hàm

Gi Ái bài toán bằng s¢ đá khßi

hình 4 sơ đß khßi gi¿i bài toán.

CH¯¡NG 4: K¾T LUÀN

¯U ĐIàM:

- Tknh toán dß dàng, tián lÿi, cho kÁt quÁ chknh xác h¢n cách tknh phá thông

- Giúp hiáu thêm vß ư뀁ng dāng Malab trong các bài toán kỹ thu¿t

- TiÁt kiám thao tác và thåi gian tknh toán h¢n so vãi cách tknh phá thông

- Sử dāng các lánh thông báo nái dung khiÁn c¿u trúc sử dāng trç nên t°¢ng đối đ¢n giÁn, dß hiáu, dß sử dāng và phù hÿp vãi t¿t cÁ mọi ng°åi

- ThiÁt kÁ đo¿n code m¿t nhißu thåi gian, công sư뀁c

- Còn mô ph¿m trong chủ đß đ°ÿc giÁng viên chỉ định, ch°a có sáng t¿o sang

các chủ đß tknh toán kỹ thu¿t khác

TÀI LI ÞU THAM KHÀO

[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] Giáo trình V¿t lý Đ¿i c°¢ng A1 – Nguyßn Thị Bé BÁy, Huỳnh Quang Linh…

PH Ụ LỤC

X = 3*t.^2 - 4/3*t.^3;

Y = 8*t;

sqrt(ax.^2 + ay.^2)

thoi diem t yeu cau

thanh 100 khoang

X = 3*t.^2 - 4/3*t.^3;

Y = 8*t;