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

Про матеріал

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: 22,5О, 45О, і 67,5О можливо отримати – якщо в квадраті провести діагональ і отримаєм кут 45О, і цей кут поділити навпіл і отримаємо кут 22,5О, а в другій половині отримаємо кут 45О + 22,5О, тобто 67,5О. Цих трьох дослідів досить щоб в цілому зрозуміти закономірність, яка виявляється в тому, що при куті 45О 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 22,5О, а потім з кутами нахилу 45 градусів і 67,5 градусів. Виміряні дані дальності польоту заносимо в таблицю. Як видно по результатам дослідів найбільша дальність буде при куті нахилу 45 градусів. На фото 2 показано момент запуску «снаряда» з кутом нахилу 45 градусів.

Перегляд файлу

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.