Механика

Движение на хвърлено тяло

Гледай параболичната дъга, докато гравитацията извива траекторията надолу.

Движение на хвърлено тяло — интерактивна симулация Механика. Гледай параболичната дъга, докато гравитацията извива траекторията надолу. Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.

Независимост на движенията

Хоризонталното и вертикалното движение са независими. Хоризонталната скорост остава постоянна (без въздушно съпротивление), докато гравитацията дърпа обекта надолу.

Галилей показа, че хоризонталното движение на хвърленото тяло не влияе на вертикалното му падане. Можеш да третираш движението като два отделни проблема: постоянна скорост по x и постоянно ускорение по y от гравитацията. Комбинирането им очертава парабола.

• x = v₀ cos θ · t
• y = v₀ sin θ · t − ½gt²
• Далечина R ≈ (v₀² sin 2θ) / g

Резюме на изследването

Планирай въпроса, преди да отвориш лабораторията

Краткото описание повтаря пререндерираната страница: водещият въпрос, съперничещите предсказвания, ролите на променливите, управляващите закони, постановката, анализът и разширяващите подсказки остават видими и в този ред.

Водещ въпрос

Ако изстреляш топката по-бързо, как ще се променят кинетичната ѝ енергия при изстрелване и максималната ѝ височина?

Предсказвания за преценка

• И двете нарастват
• Остават същите
• Кинетичната енергия нараства, но височината остава същата

Роли на променливите

Какво задаваш ти:

• Маса m (kg)
• Скорост на изстрелване v (m/s)

Какво измерваш:

• KE = ½mv² (J)
• Максимална височина h (m)

Как протича изследването

1. Отвори симулацията на хвърленото тяло и натисни Нулирай.
2. Включете сондата за скорост и индикатора за височина — височината се измерва от ПОДА, а не от точката на изстрелване, затова включва фиксираната височина на изстрелване на топката от 1,2 м.
3. Задай скоростта на изстрелване за всеки опит долу, натисни Пусни и запиши пиковите стойности.

Управляващо уравнение

Кинетична енергия — KE = ½·m·v²

Енергията на движение при изстрелване, от масата и скоростта на изстрелване, които задаваш за всеки опит.

Гравитационна потенциална енергия — PE = m·g·h

Енергията, съхранена на максималната височина на топката, прочетена от височината на топката над ПОЛа — не над точката на изстрелване. Тъй като това изстрелване е под ъгъл (не право нагоре), само вертикалният компонент на скоростта на изстрелване се преобразува в допълнителен подем над изстрелването: той носи 64% от кинетичната енергия при този ъгъл (останалото остава хоризонтално движение, присъстващо при върха). Но отчетената височина включва и фиксираната височина на изстрелване от 1.2 m над пола, така че PE при върха е m·g·(1.2 m + rise) — не просто 0.64× от кинетичната енергия, и съотношението между тях се изменя със скоростта вместо да остава фиксирано.

Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист

• Покажи сметката си за KE = ½mv² за един опит и я сравни с показанието на симулацията за кинетична енергия.
• Опиши връзката между кинетичната енергия при изстрелване и максималната височина. Линейна ли е? Цитирай числа от таблицата си.

Къде това се появява извън лабораторията

• При фиксирана скорост кой ъгъл на изстрелване дава най-голяма максимална височина? Обясни защо.
• Истинските хвърлени тела не достигат височината, която таблицата ти предсказва. Къде отива липсващата енергия?

• AP Physics 1 — Unit 1: Kinematics
• AP Physics C: Mechanics — Unit 1: Kinematics
• IB Physics — A.1 Kinematics
• General High School Physics — Motion & kinematics
• NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law

1. Предскажи: какво става с максималната височина?
2. Промени: задай начална скорост 8 m/s
3. Пусни: запиши два опита
4. Прочети графиката
5. Обясни: какво наблюдава?

Отвори интерактивната симулация, за да изградиш сцената, натисни Пусни и разгледай с живи измервания и насочено упътване.

Отвори интерактивната лаборатория →

Изтегли работния лист →

Свободно падане и движение на хвърлено тяло