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
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: Phan Ngọc Khương Cát Nhóm: 20 Lớp: DT-01
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 11/2021
Trang 2DANH SÁCH THÀNH VIÊN
Trang 3MỤC LỤC
CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU 6
1 Lý do chọn đề tài 6
2 Giới thiệu sơ bộ đề tài 6
CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 7
1 Định nghĩa 7
2 Phương trình chuyển động của vật ném xiên: 7
2.1 Phương trình chuyển động của vật ném xiên: 7
2.2 Phương trình vận tốc của vật chuyển động ném xiên: 7
3 Công thức ném xiên 8
3.1 Thời gian chuyển động 8
3.2 Độ cao cực đại 8
3.3 Tầm ném xa 8
3.4 Các đại lượng 8
CHƯƠNG III: MATLAB 9
1 Giới thiệu các lệnh Matlab được sử dụng 9
2 Giải bài toán bằng sơ đồ khối 9
3 Ví dụ 11
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 12
TÀI LIỆU THAM KHẢO 13
PHẦN PHỤ LỤC 13
Trang 4DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1 Sơ đồ khối 10 Hình 2 Kết quả ví dụ minh họa 11 Hình 3 Biểu đồ quỹ đạo theo ví dụ 11
Trang 5CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU
1 Lý do chọn đề tài
Bài toán chuyển động vật ném xiên là bài toán được ứng dụng cao, thường gặp nhiều trong lĩnh vực như thể thao như: ném tạ, bóng chày, bắn súng, đẩy tạ, ném lao, Khi một vật bất kỳ sẽ 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 Trong chuyển động ném xiên cũng thế, lực này đã khiến một vật khi ném xiên: ban đầu sẽ đi lên cao hơn vị trí ném, nhưng dần dần
sẽ rơi xuống và chạm đất Chính vì thế, việc tìm ra phương thức giải đáp vấn đề xoay quanh về chuyển động ném xiên sẽ giúp sinh viên hiểu rõ hơn về chuyển động ném xiên trong môi trường có trọng lực cũng như cách thức ứng dụng phần mềm Matlab để mô tả quỹ đạo chuyển động của chúng Đó là lý do hình thành đề tài của nhóm chúng em
2 Giới thiệu sơ bộ đề tài
- 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
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 v0hợp 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:
2.1 Phương trình chuyển động của vật ném xiên:
x = vx t = (v0cos α) × t
Đi lên: y = v0sin α × t − 12gt2
Đi xuống: y =12gt2
Quỹ đạo đi lên: y = (2v −�
02 ���2α)�2 + � ���α Quỹ đạo đi xuống: y = (2v �
02 ��� 2 α)�2 Quỹ đạo của chuyển động ném xiên cũng là đường parabol
2.2 Phương trình vận tốc của vật chuyển động ném xiên:
Theo phương Ox: vx= v0× cosα
Theo phương Oy (đi lên): vy= v0× sinα - gt
Theo phương Oy (đi xuống): vy = gt
Liên hệ giữa vx và vy: tanα =vy
vx
Trang 7Độ lớn của vận tốc tại vị trí bất kỳ: v = vx 2+ vy 2
3 Công thức ném xiên
3.1 Thời gian chuyển động
- Thời gian vật đạt độ cao cực đại: t1 = v0 ×sinα
g
- Thời gian vật từ độ cao cực đại đến khi chạm đất: t2 = 2.(H+h)g
- Thời gian của chuyển động ném xiên: t = t1 + t2
3.2 Độ cao cực đại
H = v02���2g 2α
3.3 Tầm ném xa
L = v02���g 22α
3.4 Các đại lượng
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 v0 và phương phang (đơn vị độ)
v0 -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/s2 tùy đề bài)
Trang 8CHƯƠNG III: MATLAB
1 Giới thiệu các lệnh Matlab được sử dụng
plot khai báo đồ thị 2-D gồm 2 trục x và y
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
2 Giải bài toán bằng sơ đồ khối
phương hợp 300 với phương ngang Lấy g = 9,8m/s2 Tính bán kính quỹ đạo tại
vị trí chạm đất Vẽ quỹ đạo của vật Bỏ qua mọi lực cản của không khí
Dùng Matlab để:
1 Xác định bán kính quỹ đạo tại vị trí chạm đất
2 Vẽ quỹ đạo của vật
Trang 910 Hình 1 Sơ đồ khối
Downloaded by hong chinh (vuchinhhp5@gmail.com)
Trang 103 Ví dụ
phương hợp 300 với phương ngang Lấy g = 9,8m/s2 Tính bán kính quỹ đạo tại
vị trí chạm đất Vẽ quỹ đạo của vật Bỏ qua mọi lực cản của không khí
Dùng Matlab để:
3 Xác định bán kính quỹ đạo tại vị trí chạm đất
4 Vẽ quỹ đạo của vật
Bài làm:
Bán kính quỹ đạo tại vị trí chạm đất
Hình 2 Kết quả ví dụ minh họa
Quỹ đạo của vật:
Hình 3 Biểu đồ quỹ đạo theo ví dụ
Trang 11CHƯƠNG 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
Downloaded by hong chinh (vuchinhhp5@gmail.com)
Trang 12TÀI 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('Ban kinh qui dao la');
disp(r);
y=0*x;
y=ezplot(x,y,[0;r]);
