Как найти расстояние броска под углом

Когда тело бросают вверх под углом к горизонту, оно сначала равнозамедленно поднимается, а затем равноускорено падает. При этом оно перемещается относительно земли с постоянной скоростью.

Важные факты!График движения тела, брошенного под углом к горизонту:

α — угол, под которым было брошено тело

  1. Вектор скорости тела, брошенного под углом к горизонту, направлен по касательной к траектории его движения.
  2. Так как начальная скорость направлена не вдоль горизонтальной линии, обе ее проекции отличны от нуля. Проекция начальной скорости на ось ОХ равна v0x = v0cosα. Ее проекция на ось ОУ равна v0y = v0sinα.
  3. Проекция мгновенной скорости на ось ОХ равна: vx = v0 cosα. Ее проекция на ось ОУ равна нулю: vy = v0 sinα – gt.
  4. Проекция ускорения свободного падения на ось ОХ равна нулю: gx = 0. Ее проекция на ось ОУ равна –g: gy = –g.

Кинематические характеристики

Модуль мгновенной скорости в момент времени t можно вычислить по теореме Пифагора:

Минимальной скорости тело достигает в верхней точке траектории. Она выражается формулой:

vmin = v0 cosα = vh

Максимальной скоростью тело обладает в момент начала движения и в момент падения на землю. Начальная и конечная скорости движения тела равны:

vmax = vo = v

Время подъема — время, которое требуется телу, чтобы достигнуть верхней точки траектории. В этой точке проекция скорости на ось ОУ равна нулю: vy = 0. Время подъема определяется следующей формулой:

Полное время — это время всего полета тела от момента бросания до момента приземления. Так как время падения равно времени подъема, формула для определения полного времени полета принимает вид:

Дальность полета — перемещение тела относительно ОХ. Обозначается буквой l. Так как относительно ОХ тело движется с постоянной скоростью, для вычисления дальности полета можно использовать формулу перемещения при равномерном прямолинейном движении:

l = sx = v0x tполн = v0 cosα tполн

Подставляя в выражение формулу полного времени полета, получаем:

Горизонтальное смещение тела — смещение тела вдоль оси ОХ. Вычислить горизонтальное смещение тела в любой момент времени t можно по формуле координаты x:

Учитывая, что x0 = 0, и проекция ускорения свободного падения на ось ОХ тоже равна нулю, а проекция начальной скорости на эту ось равна v0 cosα, данная формула принимает вид:

x = v0 cosα t

Мгновенная высота — высота, на которой находится тело в выбранный момент времени t. Она вычисляется по формуле координаты y:

Учитывая, что начальная координата равна 0, проекция начальной скорости на ось ОУ равна v0 sinα, а проекция ускорения свободного падения на эту ось равна –g, эта формула принимает вид:

Наибольшая высота подъема — расстояние от земли до верхней точки траектории. Наибольшая высота подъема обозначается h и вычисляется по формуле:

Пример №1. Небольшой камень бросили с ровной горизонтальной поверхности под углом к горизонту. На какую максимальную высоту поднялся камень, если ровно через 1 с после броска его скорость была направлена горизонтально?

Скорость направляется горизонтально в верхней точке полета. Значит, время подъема равно 1 с. Из формулы времени подъема выразим произведение начальной скорости на синус угла, под которым было брошено тело:

v0 sinα = gtпод

Подставим полученное выражение в формулу для определения наибольшей высоты подъема и сделаем вычисления:

Тело, брошенное под углом к горизонту с некоторой высоты

Когда тело бросают под углом к горизонту с некоторой высоты, характер его движения остается прежним. Но приземлится оно дальше по сравнению со случаем, если бы тело бросали с ровной поверхности.

Важные факты!

График движения тела, брошенного под углом к горизонту с некоторой высоты:

Время падения тела больше времени его подъема: tпад > tпод.

Полное время полета равно:

tполн = tпад + tпод

Уравнение координаты x:

x = v0 cosα t

Уравнение координаты y:

Пример №2. С балкона бросили мяч под углом 60 градусов к горизонту, придав ему начальную скорость 2 м/с. До приземления мяч летел 3 с. Определить дальность полета мяча.

Косинус 60 градусов равен 0,5. Подставляем известные данные в формулу:

x = v0 cosα t = 2 ∙ 0,5 ∙ 3 = 3 м.

Задание EF17562

С высоты Н над землёй начинает свободно падать стальной шарик, который через время t = 0,4  c сталкивается с плитой, наклонённой под углом 30° к горизонту. После абсолютно упругого удара он движется по траектории, верхняя точка которой находится на высоте h = 1,4  м над землёй. Чему равна высота H? Сделайте схематический рисунок, поясняющий решение.


Алгоритм решения

1.Записать исходные данные.

2.Построить на чертеже начальное и конечное положения тела. Выбрать систему координат.

3.Выбрать нулевой уровень для определения потенциальной энергии.

4.Записать закон сохранения энергии.

5.Решить задачу в общем виде.

6.Подставить числовые значения и произвести вычисления.

Решение

Запишем исходные данные:

 Время падения стального шарика: t = 0,4  c.

 Верхняя точка траектории после абсолютно упругого удара о плиту: h = 1,4  м.

 Угол наклона плиты: α = 30о.

Построим чертеж и укажем на нем все необходимое:

Нулевой уровень — точка D.

Закон сохранения энергии:

Ek0 + Ep0 = Ek + Ep

Потенциальная энергия шарика в точке А равна:

EpA = mgH

Кинетическая энергия шарика в точке А равна нулю, так как скорость в начале свободного падения нулевая.

В момент перед упругим ударом с плитой в точке В потенциальная энергия шарика минимальна. Она равна:

EpB=mgl1

Перед ударом кинетическая энергия шарика равна:

EkB=mv22

Согласно закону сохранения энергии:

EpA=EpB+EkB

mgH=mgl1+mv22

Отсюда высота H равна:

H=mgl1mg+mv22mg=l1+v22g

Относительно точки В шарик поднимется на высоту h – l1. Но данный участок движения можно рассматривать как движение тела, брошенного под углом к горизонту. В таком случае высота полета определяется формулой:

hl1=v2sin2β2g=v2sin2(902α)o2g

Отсюда:

l1=hv2sin2(902α)o2g

Шарик падал в течение времени t, поэтому мы можем рассчитать высоту шарика над плитой и его скорость в точке В:

v=gt

Следовательно:

H=l1+v22g=h(gt)2sin2(902α)o2g+(gt)22g

H=hgt2sin2(902α)2+gt22=hgt22(sin2(902α)o1)

H=1,410·0,422(sin2(9060)o1)

H=1,45·0,16(sin230o1)

H=1,40,8((12)21)=1,40,8(141)

H=1,4+0,6=2 (м)

Ответ: 20

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор

Задание EF17980

В момент t=0 мячик бросают с начальной скоростью v0 под углом α к горизонту с балкона высотой h (см. рисунок).

Графики А и Б представляют собой зависимости физических величин, характеризующих движение мячика в процессе полёта, от времени t. Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять. (Сопротивлением воздуха пренебречь. Потенциальная энергия мячика отсчитывается от уровня y=0).

К каждой позиции графика подберите соответствующую позицию утверждения и запишите выбранные цифры в порядке АБ.


Алгоритм решения

  1. Установить вид механического движения, исходя из условий задачи.
  2. Записать формулы для физических величин, указанных в таблице, в соответствии с установленным видом механического движения.
  3. Определить, как зависят эти величины от времени.
  4. Установить соответствие между графиками и величинами.

Решение

Исходя из условия задачи, мячик движется неравномерно. Этот случай соответствует движению тела, брошенного под углом к горизонту.

Записываем формулы для физических величин из таблицы, учитывая, что речь идет о движении тела, брошенного под углом к горизонту.

Координата x меняется согласно уравнению координаты x:

Так как начальная координата нулевая, а проекция ускорения свободного падения тоже равна нулю, это уравнение принимает вид:

Проекция скорости мячика на ось ОХ равна произведению начальной скорости на время и косинус угла, под которым мячик был брошен. Поэтому уравнение координаты x принимает вид:

В этом уравнении начальная скорость и угол α — постоянные величины. Меняется только время. И оно может только расти. Поэтому и координата x может только расти. В этом случае ей может соответствовать график, представляющий собой прямую линии, не параллельную оси времени. Но графики А и Б не могут описывать изменение этой координаты.

Формула проекции скорости мячика на ось ОХ:

Начальная скорость и угол α — постоянные величины. И больше ни от чего проекция скорости на ось ОХ не зависит. Поэтому ее может охарактеризовать график в виде прямой линии, параллельной оси времени. Такой график у нас есть — это Б.

Кинетическая энергия мячика равна половине произведения массы мячика на квадрат его мгновенной скорости. По мере приближения к верхней точке полета скорость тела уменьшается, а затем растет. Поэтому кинетическая энергия также сначала уменьшается, а затем растет. Но на графике А величина наоборот — сначала увеличивается, потом уменьшается. Поэтому он не может быть графиком зависимости кинетической энергии мячика от времени.

Остается последний вариант — координата y. Уравнение этой координаты имеет вид:

Это квадратическая зависимость, поэтому графиком зависимости координаты y от времени может быть только парабола. Так как мячик сначала движется вверх, а потом — вниз, то и график должен сначала расти, а затем — убывать. График А полностью соответствует этому описанию.

Теперь записываем установленные соответствия в порядке АБ: 42.

Ответ: 42

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор

Задание EF18741

Мальчик бросил стальной шарик вверх под углом к горизонту. Пренебрегая сопротивлением воздуха, определите, как меняются по мере приближения к Земле модуль ускорения шарика и горизонтальная составляющая его скорости?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

  1. увеличивается
  2. уменьшается
  3. не изменяется

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.


Алгоритм решения

  1. Сделать чертеж, иллюстрирующий ситуацию.
  2. Записать формулы, определяющие указанные в условии задачи величины.
  3. Определить характер изменения физических величин, опираясь на сделанный чертеж и формулы.

Решение

Выполняем чертеж:

Модуль ускорения шарика |g| — величина постоянная, так как ускорение свободного падения не меняет ни направления, ни модуля. Поэтому модуль ускорения не меняется (выбор «3»).

Горизонтальная составляющая скорости шарика определяется формулой:

vx = v0 cosα

Угол, под которым было брошено тело, поменяться не может. Начальная скорость броска тоже. Больше ни от каких величин горизонтальная составляющая скорости не зависит. Поэтому проекция скорости на ось ОХ тоже не меняется (выбор «3»).

Ответом будет следующая последовательность цифр — 33.

Ответ: 33

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор

Алиса Никитина | Просмотров: 43.3k

Движение тела, брошенного под углом к горизонту:

Если рассмотреть движение тела, брошенного под углом относительно горизонта, можно увидеть, что тело отдаляется горизонтально от точки броска и одновременно поднимается в вертикальном направлении. Значит, тело, брошенное под углом к горизонту, участвует в двух (горизонтальном и вертикальном) видах движения. В горизонтальном направлении тело движется равномерно. В вертикальном направлении до точки максимальной высоты тело будет двигаться равнозамедленно, затем вниз будет двигаться равноускоренно (рис. 1.11).

Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами

Траектория движения тела, брошенного под углом к горизонту, имеет вид параболы. Учитывая, что в процессе полета тело одновременно двигается в горизонтальном и вертикальном направлениях, разделим начальную скорость Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами

Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами

Для упрощения расчетов пренебрежем сопротивлением воздуха. В произвольный момент времени Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами перемещение тела в горизонтальном направлении находим из следующего уравнения:

Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами

В произвольный момент времени t скорость тела в горизонтальном и вертикальном направлениях можно найти из следующих уравнений: 

Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами

На протяжении движения тела, брошенного под углом к горизонту, горизонтальная составляющая скорости не меняется, вертикальная составляющая при подъеме является равнозамедленной и на максимальной высоте подъема равняется нулю. Значит, тело, брошенное под углом к горизонту, имеет минимальную скорость в высшей точке траектории:

Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами

Затем из этой точки тело движется как тело, брошенное горизонтально со скоростью Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами.
Из соотношения Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами или Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами на максимальной высоте траектории находим время подъема:

Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами

Максимальная высота подъема тела определяется следующим соотношением:

Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами

Время движения тела вниз (падение) равно времени подъема, т.е. Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами. Отсюда, общее время полета:

Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами

Тело, брошенное под углом к горизонту, в горизонтальном направлении движется равномерно. По этой причине длина полета тела зависит только от горизонтальной составляющей скорости. Для определения дальности полета подставим выражение Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами времени полета в выражение Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами и получим:

Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами

или

Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами

Из этого выражения видно, что длина полета тела, брошенного под углом к горизонту, зависит от угла броска. На рис. 1.12 приведена зависимость длины полета и высоты подъема от угла броска. Из рисунка видно, что с увеличением угла броска увеличивается высота подъема. 

Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами

Длина полета тела вначале растет с ростом угла броска и достигает максимального значения при 450. Затем с дальнейшим увеличением угла броска длина полета уменьшается.
Выведем уравнение траектории движения тела, брошенного под углом к горизонту. Для этого в уравнение:

Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами

подставляем выражение для времени полета Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами из уравнения (1.29) и получаем уравнение траектории в следующем виде:

Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами

Таким образом, тело, брошенное под углом к горизонту, движется по параболе, проходящей через начало координат при Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами. В этом уравнении коэффициент перед Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами отрицательный, значит, ветви параболы направлены вниз.
В реальных условиях сопротивление воздуха сильно влияет на дальность полета. К примеру, снаряд, пущенный со скоростью 100 км/ч, в вакууме пролетает расстояние в 1000 м, а в воздухе 700 м. Из экспериментов следует, что при угле броска 30-400 тело пролетает наибольшее расстояние.
 

Образец решения задачи:

Мяч брошен со скоростью 10 м/с под углом 30° к горизонту. На какую высоту поднимется мяч?
Дано:

Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами

Найти:

Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами

Формула:

Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами

Решение:
Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами
Ответ: 1,27 м.

Основные понятия, правила и законы

Научное наблюдение Метод научного исследования системный,
активный, направленный на цель.
Гипотеза Предположение о каком-либо процессе,
явлении.
Опыт (эксперимент) Проводится для проверки гипотезы в
специальных условиях.
Модель Упрощенная версия физического процесса,
сохраняющая его главные черты.
Научная идеализация Предсказание получаемого результата в
идеальных условиях по ранее полученным
результатам.
Научная теория Набор законов, объясняющий широкую
область явлений.
Принцип соответствия В определенных рамках соответствие новой
и старой теорий.
Криволинейное равномерное
движение
Движение, траектория которого
представляет собой кривую линию,
величина скорости не меняется, а
направление изменяется по касательной к
траектории.
Принцип независимости или
суперпозиция движения
Движения, в которых участвует тело,
независимы друг от друга, и скорости
(ускорение) их движения не зависят друг от
друга.
Вертикальное движение
вверх
Движение, противоположное силе
притяжения Земли. Уравнение движения: Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами.
Вертикальное движение
вниз
Движение в направлении силы притяжения
Земли. Уравнение движения:Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами .
Переменное вращательное
движение
Вращательное движение, при котором
с течением времени меняется угловая
скорость.
Угловое ускорение Величина, определяемая отношением
изменения угловой скорости ко времени
этого изменения Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами
Формула определения
угловой скорости в
произвольный момент
времени при вращательном
равнопеременном движении
Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами
Тангенциальное ускорение Ускорение, получаемое в связи с
изменением величины скорости Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами.
Полное ускорение при
криволинейном движении
Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами
Передача движения
фрикционным способом
Движение, передаваемое с помощью
действующих поверхностей двух колес с
разными радиусами.
Ременная передача движения Движение передается от одного колеса к
другому через туго натянутый ремень.
Передача движения через
зубчатые колеса
Передача вращательного движения путем
объединения двух зубчатых колес с
разными диаметрами.
Дальность полета и скорость
при падении горизонтально
брошенного тела.
Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами
Минимальная скорость тела,
брошенного под углом к
горизонту
Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами
Высота подъема тела,
брошенного под углом к
горизонту
Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами
Время полета тела,
брошенного под углом к
горизонту
Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами
Дальность полета тела,
брошенного под углом к
горизонту
Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами
Уравнение траектории
движения тела, брошенного
горизонтально
Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами
Уравнение траектории
движения тела, брошенного
под углом к горизонту
Движение тела, брошенного под углом к горизонту в физике - формулы и определение с примерами
  • Принцип относительности Галилея
  • Движение в гравитационном поле
  • Зависимость веса тела от вида движения
  • Движение тел под воздействием нескольких сил
  • Неравномерное движение по окружности
  • Равномерное движение по окружности
  • Взаимная передача вращательного и поступательного движения
  • Движение горизонтально брошенного тела

Движение тела, брошенного под углом к горизонту, — движение тела в двумерной системе координат (по двум осям) при изначальном направлении начальной скорости под углом к горизонту. Данное движение является сложным видом механического движения с криволинейной траекторией. Такие типы движений принято рассматривать в проекции на оси выбранной системы координат. В нашем конкретном случае возьмём декартову систему координат и запустим тело под углом displaystyle alpha к оси ОХ (рис. 1).

Тело бросили под углом к горизонту

Рис. 1. Тело бросили под углом к горизонту

Классическая постановка задач на подобную тематику: тело бросили под углом displaystyle {{upsilon }_{0}} к горизонту с начальной скоростью displaystyle {{upsilon }_{0}}, найти различные параметры движения.

Первое, что мы сделаем, это попробуем данное сложное движение представить как сумму простых (рис. 2).

Тело бросили под углом к горизонту (основа, максимумы)

Рис. 2. Тело бросили под углом к горизонту (максимальная высота подъёма, путь по горизонтали, движение)

Рассмотрим само движение. После броска траектория движущегося тела представляет собой параболу (докажем позже). Выберем произвольную точку на параболе и укажем ускорение, с которым движется тело в данный момент (ускорение свободного падения). Направление данного ускорения — вертикально вниз. Проекции данного ускорения на ось ОХ (displaystyle {{c}^{2}} (м/displaystyle {{g}_{y}}=-10), а на ось OY (displaystyle {{c}^{2}} (м/displaystyle {{c}^{2}}).

Тогда, вдоль оси ОХ, тело движется равномерно (т.к. ускорение вдоль этой оси равно 0). Более сложным является движение тела вдоль оси OY: между точками A и B тело движется замедляясь, при этом движение равнозамедленное. Между точками B и C движение равноускоренное (рис.2, подписи). Исходя из установленного вида движения, можем решать задачу.

Тело бросили под углом к горизонту (проекции скоростей)

Рис. 3. Тело бросили под углом к горизонту (проекции скоростей)

Для рассмотрения движения тела вдоль осей, введём начальные скорости движения тела вдоль выбранных нами осей (рис. 3). На рисунке представлена часть траектории в самом начале движения. Начальные скорости движения вдоль осей обозначим displaystyle {{upsilon }_{0y}} и displaystyle left| {{{vec{upsilon }}}_{0}} right|. Исходя из треугольника, катетами которого являются наши проекции (можно построить параллельным переносом), а гипотенузой — модуль вектора начальной скорости (displaystyle left| {{{vec{upsilon }}}_{0}} right|), можем найти значения необходимых нам проекций:

Вернёмся к рисунку 2. Попробуем найти полное время полёта (displaystyle {{t}_{max }}). Для этого воспользуемся тем, что вдоль оси OY тело движется равнозамедленно, а в точке B движение вдоль этой оси и вовсе останавливается. Таким образом, конечная скорость в этой точке вдоль оси OY равна 0. Тогда, исходя из движения:

displaystyle 0={{upsilon }_{0y}}-gfrac{{{t}_{max }}}{2} (3)

displaystyle frac{{{t}_{max }}}{2} — т.к. время движения от точки А до B, и от B до C одинаково. Тогда:

displaystyle {{t}_{max }}=frac{2{{upsilon }_{0y}}}{g} (4)

И, учитывая (2):

displaystyle {{t}_{max }}=frac{2{{upsilon }_{0}}sin alpha }{g} (5)

Перейдём к вопросу о максимальной дальности броска в горизонтальном направлении (displaystyle {{S}_{max }}).

Вдоль горизонта тело движется равномерно (рис. 2). Тогда путь, проделанный телом за время displaystyle {{t}_{max }}:

displaystyle {{S}_{max }}={{upsilon }_{0x}}{{t}_{max }} (6)

А с учётом (1) и (5):

displaystyle frac{2upsilon _{0}^{2}sin alpha cos alpha }{g}displaystyle frac{upsilon _{0}^{2}sin (2alpha )}{g}=displaystyle frac{upsilon _{0}^{2}sin (2alpha )}{g} (7)

Перейдём к максимальной высоте полёта (displaystyle {{H}_{max }}). Данный параметр связан с движением тела вдоль оси OY, которое, как мы выяснили, является равноускоренным/равнозамедленным. Рассмотрим участок BC: для него вдоль соответствующей оси тело без начальной скорости движется с ускорением (displaystyle frac{{{t}_{max }}}{2}) в течение времени displaystyle frac{{{t}_{max }}}{2}, формируем уравнение:

displaystyle {{H}_{max }}=frac{g{{left( {}^{{{t}_{max }}}!!diagup!!{}_{2}; right)}^{2}}}{2}=frac{g{{left( {{t}_{max }} right)}^{2}}}{8} (8)

С учётом (5):

displaystyle frac{upsilon _{0}^{2}{{sin }^{2}}alpha }{2g}displaystyle frac{upsilon _{0}^{2}{{sin }^{2}}alpha }{2g} (9)

Таким образом, ряд параметров движения при броске под углом к горизонту можно вычислить, зная лишь начальные параметры броска.

Тело бросили под углом к горизонту (конечная скорость)

Рис. 4. Тело бросили под углом к горизонту (конечная скорость)

Далее попробуем найти конечную скорость движения (при таких движениях, конечная скорость — скорость при подлёте к Земле). Рассмотрим конечную точку движения С (рис. 4). Скорость тела displaystyle beta направлена под неким углом displaystyle beta . Построим проекции данного вектора на оси OX и OY. На основании построенного треугольника реализуем теорему Пифагора для поиска модуля полной конечной скорости:

displaystyle left| {vec{upsilon }} right|=sqrt{upsilon _{x}^{2}+upsilon _{y}^{2}} (10)

Найдём компоненты вектора displaystyle left| {vec{upsilon }} right|. Т.к. движение вдоль оси OX равномерное, значит, displaystyle {{upsilon }_{x}}={{upsilon }_{0x}}, используя (1):

displaystyle {{upsilon }_{x}}={{upsilon }_{0}}cos alpha (11)

Движение вдоль оси OY от точки B в точку C равноускоренное, причём, без начальной скорости за время displaystyle frac{{{t}_{max }}}{2}, тогда:

displaystyle {{upsilon }_{y}}=gfrac{{{t}_{max }}}{2} (12)

Используя (5), получим:

displaystyle {{upsilon }_{y}}=gfrac{2{{upsilon }_{0}}sin alpha }{2g}={{upsilon }_{0}}sin alpha (13)

Подставим (12) и (13) в (10):

displaystyle {{upsilon }_{0}}sqrt{{{(cos alpha )}^{2}}+{{(sin alpha )}^{2}}} = displaystyle {{upsilon }_{0}} = displaystyle {{upsilon }_{0}} (14)

Для избавления от тригонометрических функций мы воспользовались основным тригонометрическим тождеством. Таким образом, доказано, что конечная скорость такого движения равна начальной, кроме того, из треугольника видно, что тело подлетело к земле под углом displaystyle beta =alpha .

Вывод: 

  • для движения тела, брошенного под углом к горизонту, выведены добавочные формулы: (5), (7), (9), которые могут существенно упростить решение задачи.
  • представлен один из общих способов нахождения скорости при криволинейном движении (через теорему Пифагора и поиск компонент вектора).

Рисунок тела брошенного под углом к горизонту, максимальные значения

hmax — максимальная высота

Smax — максимальная дальность полета, если бросок и падение на одном уровне

Sh — расстояние пройденное по горизонтали до момента максимального подъема

tmax — время всего полета

th — время за которое тело поднялось на максимальную высоту

Vo — начальная скорость тела

α — угол под которым брошено тело

g ≈ 9,8 м/с2 — ускорение свободного падения

Формула для расчета максимальной высоты достигнутое телом, если даны, начальная скорость Vo и угол α под которым брошено тело. :

Формула для расчета максимальной высоты

Формула для вычисления максимальной высоты, если известны, максимальное расстояние S max или расстояние по горизонтали при максимальной высоте Sh и угол α под которым брошено тело. :

Формула 1 для расчета максимальной высоты

По этой формуле, можно определить максимальную высоту, если известно время th за которое тело поднялось на эту высоту. :

Формула 2 для расчета максимальной высоты

Формула для расчета максимальной дальности полета, если даны, начальная скорость броска Vo и угол α под которым брошено тело. :

Формула для расчета максимальной дальности полета

или известны максимальная высота hmax и угол α под которым брошено тело. :

Формула 1 для расчета максимальной дальности полета

Формула для нахождения расстояния по горизонтали при максимальной высоте, если даны, начальная скорость броска Vo и угол α под которым брошено тело. :

Формула для расчета расстояния при максимальной высоте

или известны максимальная высота hmax и угол α под которым брошено тело. :

Формула 1 для расчета расстояния при максимальной высоте

* т. к. траектория движения симметрична относительно линии максимальной высоты, то расстояние Sh ровно в два раза, меньше максимальной дальности броска Smax

Формула для определения времени затраченного на весь полет, если даны, начальная скорость Vo и угол α под которым брошено тело или если известна только максимальная высота hmax :

Формула для расчета затраченного времени на подъем на максимальную высоту

* т. к. траектория движения симметрична относительно линии максимальной высоты, то время максимального подъема th ровно в два раза, меньше максимального времени tmax

Формула для определения времени за которое тело поднялось на максимальную высоту, если даны, начальная скорость Vo и угол α под которым брошено тело или если известна только максимальная высота hmax :

Формула 1 для расчета затраченного времени на подъем на максимальную высоту

Подробности

Опубликовано: 11 августа 2015

Обновлено: 13 августа 2021

Дальность броска тела, брошенного под углом к горизонту, формула

Дальность броска или радиус поражения определяется по формулам
общего времени движения и формулы координат тела

Дальность броска тела, брошенного под углом к горизонту

Дальность броска тела, брошенного под углом к горизонту

[
s_{max} = x(t_{smax}) = u_0 t_{smax} cos(α)
]

подставив tsmax в выражение (1) и упростив получим:

[
s_{max} = frac{u_0^2 sin(2α)}{g}
]

Здесь:
u0 — начальная скорость тела (м/с),
α — угол, под которым брошено тело к горизонту (°),
g — ускорение свободного падения 9.81 (м/c2),
tsmax — общее время движения(c)

Вычислить, найти дальность броска тела, брошенного под углом к горизонту по формуле (2).

Дальность броска тела, брошенного под углом к горизонту

стр. 421

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Найти как вызвать духов
  • Как мне найти батарею для ноутбука
  • Как составить вопрос по немецки без вопросительного слова
  • Как с зоны ссылку найти
  • Как найти поверхностное натяжение мыльного пузыря