«Исследование движения водяной ракеты, запущенной под углом к горизонту»



жүктеу 45.08 Kb.
Дата04.03.2018
өлшемі45.08 Kb.
түріИсследовательская работа


МОСКОВСКАЯ ОБЛАСТЬ ДМИТРОВСКИЙ МУНИЦИПАЛЬНЫЙ РАЙОН
МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВНУКОВСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА
141800 Московская область, г. Дмитров, мкр. Внуковский,20
Тел/факс: 993-97-94, 3-19-77


Исследовательская работа по физике:

Исследование движения водяной ракеты, запущенной под углом к горизонту

Работу выполнил: ученик 10 класса

Сидоров Игорь

Работу проверил: учитель физики

Сафронова Анна Юрьевна
Дмитров, 2014 год

Цель работы:

1) Установить зависимость дальности полета от начальной скорости движения.


2) Выявить зависимость дальности полета от угла под которым ракета движется к горизонту.


Оборудование: модель «Водяная ракета», рулетка, секундомер, мерный стакан, насос.

Теория

Баллистика – раздел механики, изучающий движение тел в поле тяжести Земли.

Если тело бросить под углом к горизонту, то в полете на него действуют сила тяжести и сила сопротивления воздуха. Если силой сопротивления пренебречь, то остается единственная сила – сила тяжести. Поэтому вследствие 2-го закона Ньютона тело движется с ускорением, равным ускорению свободного падения ; проекции ускорения на координатные оси равны ах= 0,ау= -g.

Любое сложное движение материальной точки можно представить как наложение независимых движений вдоль координатных осей, причем в направлении разных осей вид движения может отличаться. В нашем случае движение летящего тела можно представить как наложение двух независимых движений: равномерного движения вдоль горизонтальной оси (оси Х) и равноускоренного движения вдоль вертикальной оси (оси Y) (рис.1).

Проекции скорости тела, следовательно, изменяются со временем следующим образом:

,

где – начальная скорость, α – угол бросания.

Координаты тела, следовательно, изменяются так:

При нашем выборе начала координат начальные координаты (рис. 1) Тогда





(1)

Проанализируем формулы (1). Определим время движения брошенного тела. Для этого положим координату y равной нулю, т.к. в момент приземления высота тела равна нулю. Отсюда получаем для времени полета:

.

(2)

Второе значение времени, при котором высота равна нулю, равно нулю, что соответствует моменту бросания, т.е. это значение также имеет физический смысл.

Дальность полета получим из первой формулы (1). Дальность полета – это значение координаты х в конце полета, т.е. в момент времени, равный t0. Подставляя значение (2) в первую формулу (1), получаем:



.

(3)

Из этой формулы видно, что наибольшая дальность полета достигается при значении угла бросания, равном 45 градусов.

Наибольшую высоту подъема брошенного тела можно получить из второй формулы (1). Для этого нужно подставить в эту формулу значение времени, равное половине времени полета (2), т.к. именно в средней точке траектории высота полета максимальна. Проводя вычисления, получаем



.

(4)

Из уравнений (1) можно получить уравнение траектории тела, т.е. уравнение, связывающее координаты х и у тела во время движения. Для этого нужно из первого уравнения (1) выразить время:

и подставить его во второе уравнение. Тогда получим:



.

Это уравнение является уравнением траектории движения. Видно, что это уравнение параболы, расположенной ветвями вниз, о чем говорит знак «-» перед квадратичным слагаемым. Следует иметь в виду, что угол бросания α и его функции – здесь просто константы, т.е. постоянные числа.


Описание эксперимента


  1. Наполняем ракету водой на 150 мл

  2. С помощью пусковой установки создаем давление внутри сосуда

  3. Запускаем ракету

  4. Засекаем время движения

  5. Замеряем расстояние полета

Повторяем данное действие 5 раз, не меняя давление и кол-во жидкости внутри сосуда, а изменяем лишь угол наклона ракеты.

Получаем таблицу данных дальность полета




Расчеты


Для нахождения времени проведем пробный запуск для угла 10°.

Время будет равно 0,6 с., а дальность полета 13,3 м

Следовательно, в результате расчетов


Теперь по формуле

Составим таблицу для нескольких значений угла



Теоретические данные о дальности полета не совпадают с практическими, но сохраняется зависимость дальности полета от угла наклона ракеты.

В обоих случаях максимальная дальность полета устанавливается при наклонении ракеты на угол 45°



График сравнения теоретического и практического значения дальности полета




Вывод

  1. Высота и дальность полета тела зависит от начальной скорости и угла полета.

  2. Максимальная дальность полета устанавливается при наклонении ракеты на угол 45°

  3. Теоретические данные о дальности полета не совпадают с практическими, но сохраняется зависимость дальности полета от угла наклона ракеты. Разница результатов создается из-за силы трения с воздухом.

Список литературы

  1. Касьянов В. А., Физика 10 класс. – М.: Дрофа, 2012 , 405 с.

  2. Смирнов А. П., Соколов Н. Н. Физический практикум российского Невтона. - М.: фирма «Кругозор», 1995, 225 с.

  3. Энциклопедия необходимых знаний. 5-11 класс– М.: Олма-Пресс, 2002, 512 с.



Каталог: uploads -> 2000
2000 -> 6 класс Реализация рабочей программы
2000 -> Моу лицей №23, г. Воскресенск, Московская область. Интерференция света: от истории становления теории до решения задач
2000 -> Реферат «Северный флот в годы Великой Отечественной войны»
2000 -> Награжден: Медаль "Золотая Звезда" Героя Советского Союза Медаль №2908
2000 -> Конспект открытого занятия интеллектуальная экологическая игра, посвящённая дню принятия Декларации прав животных
2000 -> «Детский сад общеразвивающего вида №1
2000 -> Программа на 2011 2016 учебный год г. Дмитров
2000 -> Пояснительная записка Планируемые результаты освоения обучающимися основной образовательной программы
2000 -> «Принято»


Достарыңызбен бөлісу:


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет