Угол наклона вектора скорости к горизонту

Движение тела, брошенного горизонтально или под углом к горизонту.

Так как мы пренебрегаем сопротивлением воздуха, то ускорение направлено только к поверхности Земли ( g ) – вдоль вертикальной оси ( y ), вдоль оси х движение равномерное и прямолинейное.

Движение тела, брошенного горизонтально.

Выразим проекции скорости и координаты через модули векторов.

Угол наклона вектора скорости к горизонту
Угол наклона вектора скорости к горизонту

Для того чтобы получить уравнение траектории, выразим время tиз уравнения координаты x и подставим в уравнение для y:

Движение тела, брошенного под углом к горизонту.

Порядок решения задачи аналогичен предыдущей.

Угол наклона вектора скорости к горизонту

Угол наклона вектора скорости к горизонту

Докажем, что траекторией движения и в этом случае будет парабола. Для этого выразим координату Y через X (получим уравнение траектории):

Угол наклона вектора скорости к горизонту.

Мы получили квадратичную зависимость между координатами. Значит траектория — парабола.

Найдем время полета тела от начальной точки до точки падения. В точке падения координата по вертикальной оси у=0.

Угол наклона вектора скорости к горизонту

Используя то, что парабола – это симметричная кривая, найдем максимальную высоту, которой может достичь тело .
Время, за которое тело долетит до середины, равно: Угол наклона вектора скорости к горизонту

Угол наклона вектора скорости к горизонту

Тогда: Угол наклона вектора скорости к горизонту

Максимальная высота:
Угол наклона вектора скорости к горизонту

Скорость тела в любой момент времени направлена по касательной к траектории движения (параболе) и равна Угол наклона вектора скорости к горизонту

Угол, под которым направлен вектор скорости в любой момент времени:

Видео:Движение тела, брошенного под углом к горизонтуСкачать

Движение тела, брошенного под углом к горизонту

Движение тела, брошенного под углом к горизонту

теория по физике 🧲 кинематика

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:

Угол наклона вектора скорости 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.

Видео:Урок 40. Задачи на движение тела, брошенного под углом к горизонту (ч.1)Скачать

Урок 40. Задачи на движение тела, брошенного под углом к горизонту (ч.1)

Кинематические характеристики

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

Угол наклона вектора скорости к горизонту

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

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

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:

Угол наклона вектора скорости к горизонту

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:

Угол наклона вектора скорости к горизонту

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:

Подставляя в выражение формулу полного времени полета, получаем:

Угол наклона вектора скорости к горизонту

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

Угол наклона вектора скорости к горизонту

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:

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

Угол наклона вектора скорости к горизонту

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:

Угол наклона вектора скорости к горизонту

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

Угол наклона вектора скорости к горизонту

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:

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

Угол наклона вектора скорости к горизонту

Видео:Урок 37. Движение тела, брошенного под углом к горизонту (начало)Скачать

Урок 37. Движение тела, брошенного под углом к горизонту (начало)

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.

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

Угол наклона вектора скорости к горизонту

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

Полное время полета равно:

Уравнение координаты x:

Уравнение координаты y:

Угол наклона вектора скорости к горизонту

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.

Алгоритм решения

Решение

Запишем исходные данные:

Построим чертеж и укажем на нем все необходимое:

Угол наклона вектора скорости к горизонту

Нулевой уровень — точка D.

Закон сохранения энергии:

Потенциальная энергия шарика в точке А равна:

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:

Перед ударом кинетическая энергия шарика равна:

Согласно закону сохранения энергии:

E p A = E p B + E k B

m g H = m g l 1 + m v 2 2 . .

Отсюда высота H равна:

H = m g l 1 m g . . + m v 2 2 m g . . = l 1 + v 2 2 g . .

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:

h − l 1 = v 2 sin 2 . β 2 g . . = v 2 sin 2 . ( 90 − 2 α ) o 2 g . .

l 1 = h − v 2 sin 2 . ( 90 − 2 α ) o 2 g . .

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

H = l 1 + v 2 2 g . . = h − ( g t ) 2 sin 2 . ( 90 − 2 α ) o 2 g . . + ( g t ) 2 2 g . .

H = h − g t 2 sin 2 . ( 90 − 2 α ) 2 . . + g t 2 2 . . = h − g t 2 2 . . ( sin 2 . ( 90 − 2 α ) o − 1 )

H = 1 , 4 − 10 · 0 , 4 2 2 . . ( sin 2 . ( 90 − 6 0 ) o − 1 )

H = 1 , 4 − 5 · 0 , 16 ( sin 2 . 3 0 o − 1 )

H = 1 , 4 − 0 , 8 ( ( 1 2 . . ) 2 − 1 ) = 1 , 4 − 0 , 8 ( 1 4 . . − 1 )

H = 1 , 4 + 0 , 6 = 2 ( м )

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

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.

Угол наклона вектора скорости к горизонту

Алгоритм решения

Вид — группа особей, сходных по морфолого-анатомическим, физиолого-экологическим, биохимическим и генетическим признакам, занимающих естественный ареал, способных свободно скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство.

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:

Угол наклона вектора скорости к горизонту

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

Угол наклона вектора скорости к горизонту

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:

Угол наклона вектора скорости к горизонту

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:

Угол наклона вектора скорости к горизонту

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:

Угол наклона вектора скорости к горизонту

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.

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

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.

Угол наклона вектора скорости к горизонту

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

Угол наклона вектора скорости к горизонту

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:

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.

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Видео:Кинематика: Тело, брошенное под углом к горизонтуСкачать

Кинематика: Тело, брошенное под углом к горизонту

Траектории ( АУТ ) .

Угол наклона вектора скорости к горизонтуφ – угол тангажа — угол между продольной осью ракеты и линией горизонта точки старта .

Θ – угол траектории (угол наклона траектории к горизонту) – угол между вектором скорости и линией горизонта точки старта в плоскости стрельбы .

υ –угол траектории относительно местного горизонта – угол между вектором скорости и линией местного горизонта .

δ– полярный угол , характеризует наклонение плоскости местного горизонта к плоскости точки старта .

α – угол атаки – угол между вектором скорости и продольной осью ракеты (для плоской задачи) .

Дата добавления: 2015-08-11 ; просмотров: 1384 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

🔥 Видео

Модуль 2. Баллистика. Равноускоренное движение в плоскости.Скачать

Модуль 2. Баллистика. Равноускоренное движение в плоскости.

Физика - движение тела, брошенного под углом к горизонтуСкачать

Физика - движение тела, брошенного под углом к горизонту

Бросок под углом к горизонтуСкачать

Бросок под углом к горизонту

Физика 9 класс (Урок№3 - Движение тела, брошенного под углом к горизонту)Скачать

Физика 9 класс (Урок№3 - Движение тела, брошенного под углом к горизонту)

Урок 87. Движение по наклонной плоскости (ч.1)Скачать

Урок 87. Движение по наклонной плоскости (ч.1)

Урок 39. Простейшие задачи о движении тела, брошенного под углом к горизонтуСкачать

Урок 39. Простейшие задачи о движении тела, брошенного под углом к горизонту

Урок 38. Движение тела,брошенного под углом к горизонту (окончание)Скачать

Урок 38. Движение тела,брошенного под углом к горизонту (окончание)

Баллистика. Движение тела, брошенного под углом к горизонту | 50 уроков физики (3/50)Скачать

Баллистика. Движение тела, брошенного под углом к горизонту | 50 уроков физики (3/50)

Дальность полёта тела, брошенного под углом к горизонтуСкачать

Дальность полёта тела, брошенного под углом к горизонту

Движение тела, брошенного под углом к горизонтуСкачать

Движение тела, брошенного под углом к горизонту

Полная теория движения тела брошенного под углом к горизонтуСкачать

Полная теория движения тела брошенного под углом к горизонту

Наклонная плоскость. Расстановка сил | 50 уроков физики (6/50)Скачать

Наклонная плоскость. Расстановка сил | 50 уроков физики (6/50)

Движение тела, брошенного вертикально вверх. Невесомость | Физика 9 класс #14 | ИнфоурокСкачать

Движение тела, брошенного вертикально вверх. Невесомость | Физика 9 класс #14 | Инфоурок

Угол между векторами. 9 класс.Скачать

Угол между векторами. 9 класс.

ДВИЖЕНИЕ ПО НАКЛОННОЙ ПЛОСКОСТИ | механика 10 классСкачать

ДВИЖЕНИЕ ПО НАКЛОННОЙ ПЛОСКОСТИ | механика 10 класс

Как найти угол наклона ствола к горизонту, при котором площадь под траекторией снаряда максимальна?Скачать

Как найти угол наклона ствола к горизонту, при котором площадь под траекторией снаряда максимальна?
Поделиться или сохранить к себе:
Движение тела, брошенного горизонтально или под углом к горизонту.
  1. Это движение в плоскости, поэтому для описания движения необходимо 2 координаты.
  2. Считаем, что движение происходит вблизи поверхности Земли, поэтому ускорение тела – ускорение свободного падения (a = g).
Угол наклона вектора скорости к горизонту
Угол наклона вектора скорости к горизонту— между координатами квадратичная зависимость, траектория – парабола!
Угол наклона вектора скорости к горизонту
Следовательно, для решения этой задачи необходимо решить уравнение

Угол наклона вектора скорости к горизонту

Оно будет иметь решение при t=0 (начало движения) иУгол наклона вектора скорости к горизонту

Зная время полета, найдем максимальное расстояние, которое пролетит тело:

Угол наклона вектора скорости к горизонту

Дальность полета:
Угол наклона вектора скорости к горизонту

Из этой формулы следует, что:

— максимальная дальность полета будет наблюдаться при бросании тела (при стрельбе, например) под углом 45 0 ;

— на одно и то же расстояние можно бросить тело (с одинаковой начальной скоростью) двумя способами – т.н. навесная и настильная баллистические траектории.

Угол наклона вектора скорости к горизонту