关于无空气斜抛运动的公式推导
liangyuezhe22013/08/03物理 IP:广东
关于无空气斜抛运动的公式推导

众所周知,在无空气斜抛运动中,物体经过的路线是一条完美的抛物线 。那么,我们来分析一下这条抛物线。



假设有一块砖,在没空气的地方,以速度为V0,向上α度抛出。
那么V0就可以被分为两个速度V1和V2,学过三角函数的都知道:V1=V0*sinα     V2=V0*cosα

由于没有空气阻力,所以V2是不会改变的。
但物体是受地心引力的,所以V1迟早会变为0,当V1变为0时,物体就到了抛物线的顶点(X1,Y1),叫射点,此处斜率为0.

现在忽略Y1,来求X1。
设重力加速度为g,约为9.8m/s^2。

已知V=at       所以t=V/a
所以当V1为0时  
t=V1/g
=(V0*sinα)/g

已知S=Vt      
所以X1=t*V2
      =(V0*sinα/g)*(v0*cosα)
      =(V0^2*sinα*cosα)/g
所以射点就是((V0^2*sinα*cosα)/g,y1)啦!!!!!!!!!!


既然X1求到了,那就引入新内容——微分
现在把抛物线叫f(x) 他的导数就是dx/dy

什么是导数呢?
导数就是斜率,在函数上取极小的一段,这一段的斜率就表现在导数上。


比如说路程与时间的函数,他的导数就是速度与时间的函数。
S=t 导数是V=1         S=2t 导数是V=2
如图





那么二次函数的导数就是一次函数啦(不解释)
抛物线f(x)的导数dx/dy就是下图的样子,叫她g(x)

设抛物线f(x)是y=ax^2=bx  g(x)是y=kx+b
g(x)就是上图的样子
那么怎么求g(x)呢?

当X=0时,抛物线f(x)的斜率是tanα
所以导数g(x)与y轴交于(0,tanα) 【图写错了,应把tanθ改为tanα】

当f(x)的斜率为0时,就是射点。这时导数的y=0,就是与x轴的交点。
所以g(x)与x轴交点就是(x1,0)也就是((V0^2*sinα*cosα)/g,0)【还记得x1吗?】

知道两点,就可以把g(x)求出来啦。
经过精密运算g(x)就是y=tanα-(g*x)/(cosα)^2*v0^2
她就是这个样子啦

算到这里,我又要引入了——积分
至于啊积我就不讲了



通过积分得出f(x)是y=xtanθ-gx^2/2(v0cosθ)^2,大功告成!
抛物线解析式就是这样的。
  
其他射高射程可以通过这个解析式推出


来自:数理化 / 物理
2
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~~空空如也
天上的绵绵土
10年7个月前 IP:未同步
650638
一个初中水平的问题,硬是被楼主弄成了大学水平的问题。高端!简单问题复杂化!
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