Лабораторний практикум – 10 клас, I курс коледжу. Визначення руху тіла кинутого під кутом до горизонту

 Дослідження руху тіла, кинутого під кутом до горизонту. Мета: вивчити залежність дальності польоту «снаряду» від кута його вильоту з «гармати».   Якщо немає лабораторного балістичного пістолета, який стріляє металевими кульками; то для виконання лабораторного практикума можливо  виготовити «гармату» з гумовою стрічкою. При користуванні «гарматою» необхідно дотримуватись правил техніки безпеки – «гармату» направляти на стінку приміщення (класу) і попереду «гармати» не повинно нікого знаходитись.   

  На виготовлення «гармати» буде затрачено 20 – 30 хвилин. В якості «снаряду» використано корпус маркера, у якого необхідно вийняти серцевину (пишучий вузол) і вставлено цвях довжиною 50 мм – це необхідно для того, щоб «снаряд» не перевертався  в повітрі. В хвостовику «снаряда» (корпус маркера) надфілем слід зробити рівчак для вставлення в нього гумової стрічки. «Снаряд» має масу 7 г. На головку цвяха необхідно надіти гумовий ковпачок, або намотати ізострічку.  

  Для «гармати» взято відрізок водопровідної трубки з поліпропілену (ПП) діаметром 15 мм, довжиною 250 мм. Нижня частина, довжиною 90 мм зпилюється ручною ножівкою для металу -  щоб був доступ до «снаряда» під час запуску. До трубки вверху прив’язується відрізок гумової стрічки петелькою. Трубка ниткою прив’язується до дерев’яного бруска який можливо буде закріпити в лещатах під потрібним кутом. Загальний вигляд «гармати» і «снаряда» показано на фото 1. Необхідні для дослідів кути: 22,5^О, 45^О, і 67,5^О  можливо отримати – якщо в квадраті провести діагональ і отримаєм кут 45^О, і цей кут поділити навпіл і отримаємо кут 22,5^О, а в другій половині отримаємо кут 45^О + 22,5^О, тобто 67,5^О. Цих трьох дослідів досить щоб в цілому зрозуміти закономірність, яка виявляється в тому, що при куті 45^О до горизонту буде найбільша дальність польоту.

    По формулам, виведених для тіла кинутого під кутом по результатам виміряної за допомогою рулетки відстані (дальність польоту) можливо розрахувати початкову швидкість «снаряду». Спочатку проводимо дослід з кутом нахилу до горизонту 22,5^О, а потім з кутами нахилу 45^О і 67,5^О. Виміряні дані дальності польоту заносимо в таблицю.  Як видно по результатам дослідів найбільша дальність буде при куті нахилу 45^О. На фото 2 показано момент запуску «снаряда» з кутом нахилу 45^О.

        Фото 1                                                          Фото 2

  На фото 3 показано як «снаряд» вилітає з гармати. На фото 4 – «снаряд» під час польоту. На фото 5 – «снаряд» приземлився за 6 м при куті нахилу 45^О.

Фото 3                                                        Фото 4 

Фото 5                                                                             Фото 6

В таблицю занесемо дальність польоту «снаряда» при різних кутах нахилу до горизонту, результат розрахунку початкової швидкості для трьох дослідів з різним кутом нахилу, розрахунок максимальної висоти польоту «снаряду» в залежності від кута нахилу.

Вигляд саморобного «транспортиру» для кутів 22,5^О, 45^О і 67,5^О показано на фото 6

   Знаючи дальність польоту «снаряда» можливо по виведеній формулі обчислити початкову швидкість «снаряда»:

    Знаючи початкову швидкість польоту «снаряда» можливо по виведеній формулі обчислити максимальну висоту польоту  «снаряда» при заданому куту нахилу «гармати» до горизонту по формулі:

  Якщо відома початкова швидкість «снаряда», то можливо розрахувати дальність польоту S, задавшись кутом нахилу «гармати» по формулі:

  Дані розрахунків також заносимо в таблицю. Розрахункова дальність польоту отримаємо з використанням середньої величини V_о сер. (середнє значення від трьох дослідів). В таблиці приведено дані при найбільшому розтяганні гумової стрічки (мітка 1) – учням, студентам при виконанні дослідів слід брати менший розтяг гумової стрічки, тобто до мітки 2  і 3 – зрозуміло, що при цьому дальність польоту буде інша, початкова швидкість і висоти польоту «снаряда» також будуть інші. Учням, студентам необхідно також зробити розрахунок даних при польоті «снаряда» при кутах нахилу до горизонту 30^О, 40^О, 50^О – використовуючи Vо сер. для  свого варіанту.

   У звіті опишіть свої дії. Порівняйте експериментальні та розрахункові значення дальності польоту. Сформулюйте висновок.

Література: Бабин Дмитро Святославович, Інтернет

https://radioelectronics-ur5ydn.jimdofree.com/10-клас-i-курс-лабораторнийпрактикум-рух-тіла-кинутого-під-кутом-до-горизонту/     

Автор: Бабин Дмитро Святославович