Основно съдържание
Физика за напреднали/колеж 1
Курс: Физика за напреднали/колеж 1 > Раздел 2
Урок 5: Тела, хвърлени под ъгълПреговор на тела, хвърлени под ъгъл
Учи за векторите на движение на хвърлените тела и как ъгълът на хвърляне влияе на траекторията.
Основни понятия
| Термин | Значение | |
|---|---|---|
| Ъгъл на хвърляне | Ъгълът на началната скорост на хвърленото тяло, измерен спрямо хоризонталната ос. Тези ъгли обикновено са 90, degree или по-малко. |
Векторни физични величини на тела, хвърлени под ъгъл
Постоянно вертикално ускорение
Единственото ускорение на хвърлено тяло е ускорението, породено от гравитацията, или гравитационното ускорение, насочено надолу (виж Фигура 1 по-долу). Вертикалното ускорение винаги е равно на 9, comma, 8, start fraction, start text, m, end text, divided by, start text, s, end text, squared, end fraction надолу във всяка точка от траекторията, без значение как е хвърлено тялото.
Няма хоризонтално ускорение
Нищо не ускорява хвърленото тяло хоризонтално, така че хоризонталното ускорение винаги е нула.
Хоризонталната проекция на вектора на скоростта е постоянна
Хоризонталната проекция на вектора на скоростта на хвърленото тяло е постоянна през цялата траектория (виж Фигура 2 по-долу), понеже гравитацията действа само надолу във вертикалната посока.
Вертикалната проекция на вектора на скоростта променя посоката и големината си по протежение на траекторията
Преди тялото да стигне максимална височина, вертикалната бързина v, start subscript, y, end subscript на хвърленото тяло намалява, понеже ускорението е в противоположна посока. Посоката на скоростта в началото е нагоре, тъй като височината на тялото е увеличава (виж Фигура 3 по-долу).
Вертикалната скорост става нула при максималната височина на тялото. Вертикалната скорост се увеличава след максималната височина, когато тялото започва да се движи надолу, понеже ускорението е в същата посока (виж Фигура 3 по-долу). Посоката на вертикалната скорост е надолу, когато височината на тялото намалява.
Анализиране на траектории на тела, хвърлени под ъгъл
Компоненти на началната скорост
За да видиш как да разделиш общия вектор на скоростта на хоризонтални и вертикални компоненти с използване на тригонометрия, виж статията за анализиране на вектори.
Сравняване на траектории с различен ъгъл на хвърляне
На чертежа по-долу са показани траекториите за различни ъгли на хвърляне, когато началната скорост е еднаква. Ъгълът на хвърляне определя максималната височина, времето във въздуха и максималното разстояние от мястото на хвърляне на тялото до мястото на приземяването му по хоризонталната ос. Нека наречем последното максимално хоризонтално разстояние.
При по-високи ъгли на хвърляне е по-висока максималната височина
Максималната височина се определя от началната вертикална скорост. Тъй като при по-стръмни ъгли има по-голяма вертикална компонента на скоростта, увеличаването на ъгъла на хвърляне увеличава максималната височина. (виж Фигура 5 по-горе).
При по-високи ъгли на хвърляне е по-дълго времето във въздуха
Времето във въздуха се определя от началната вертикална скорост. Тъй като по-стръмни ъгли имат по-голяма вертикална компонента на скоростта, увеличаването на ъгъла увеличава времето във въздуха. За по-задълбочени обяснения за връзката между времето във въздуха и началната вертикална скорост за хвърлено под ъгъл тяло виж видеото на Сал за оптимален ъгъл на хвърляне.
Максималното хоризонтално разстояние на тялото зависи от хоризонталната скорост и времето във въздуха
Ъгли на хвърляне, по-близки до 45, degree, дават по-дълго максимално хоризонтално разстояние (обхват), когато началната скорост е една и съща (виж Фигура 5 по-горе). При тези хвърляния има по-добър баланс на компонентите на началната скорост, което оптимизира хоризонталната скорост и времето във въздуха (виж Фигура 4).
Често срещани погрешни схващания
- Хората смесват хоризонталната и вертикалната компонента на ускорението и скоростта. Ускорението е постоянно 9, comma, 8, start fraction, start text, m, end text, divided by, s, squared, end fraction с посока надолу, понеже гравитацията е единственият източник на ускорение. Това ускорение променя само вертикалната скорост, така че хоризонталната скорост е постоянна.
- Хората не могат да запомнят кое е нула при максималната височина. Вертикалната скорост е нула в тази точка, но пак има хоризонтална скорост и ускорението пак е надолу.
Научи повече
За по-задълбочени обяснения, виж видеото ни за намиране на оптимален ъгъл на хвърляне и
видеото ни за намиране на хоризонтално преместване за тяло, хвърлено под ъгъл.
За да провериш разбирането си и да усъвършенстваш тези концепции, виж тези упражнения: анализиране на вектори за траектории на хвърлени под ъгъл тела и вектори и сравняване на множество траектории.
Искаш ли да се присъединиш към разговора?
Все още няма публикации.