Изучение движения тел, брошенных под углом к горизонту.

Лабораторная работа№5.

Цель работы:

1.Определить начальную скорость пули.

2. Определить зависимость дальности полета пули от угла.

Принадлежности: горизонтальная плоскость, набор пуль.

Введение.

Тело, брошенное под углом к горизонту с начальной скоростью , будет двигаться по криволинейной траектории, в любой точке которой вектор скорости может быть разложен на две составляющие – горизонтальную и вертикальную (рис.1)

Проекции этих векторов на оси координат, начало которых выбрано в точке бросания, равны:

(1)

При этом горизонтальная составляющая скорости не будет меняться с течением времени, т. к. ускорение свободного падения не имеет горизонтальной составляющей, а направленно вертикально вниз. Вертикальная составляющая скорости будет меняться по закону равнопеременного движения с ускорением a = g.

(2)

Траектория тела, брошенного под углом к горизонту, представляет собой параболу. В вершине этой параболы вертикальная составляющая скорости равна нулю. В точке падения скорость тела равна по абсолютной величине скорости тела в точке бросания, а направление ее составляет тот же угол, что и в точке бросания. Это следует из симметрии параболы и имеет место в отсутствие сопротивления воздуха.

Начальную скорость тела, брошенного под углом к горизонту можно определить из уравнения (1).

(3)

Где ℓ - дальность полета - изменение положения тела по оси x.

Время полета можно определить из уравнения (2). В наивысшей точке траектории движения тела скорость v_у=0.Время, соответствующее этому моменту, составляет половину всего времени полета тела, тогда

,

отсюда время полета тела

. (4)

Подставляя (4) в (3) получим

(5)

Описание установки.

Установка состоит из горизонтальной плоскости на которой расположен пружинный пистолет. Чтобы зарядить пистолет, необходимо вставить пулю хвостовой частью, в ствол пистолета и нажимать на нее до тех пор, пока не сработает фиксатор. Выстрел производится нажатием на рычаг фиксатора. Изменение угла осуществляется при помощи транспортира, закрепленного на горизонтальной плоскости.