Pokud jde o studium pohybu projektilu, pochopení horizontální rychlosti projektilu je zásadní. Horizontální rychlost se vztahuje k rychlosti, kterou se projektil pohybuje vodorovně, rovnoběžně se zemí. V tomto blogovém příspěvku se ponoříme do tématu, jak zjistit horizontální rychlost střely. Prozkoumáme vzorec pro jeho výpočet, faktory, které jej ovlivňují, a také způsob, jak určit počáteční a konečnou horizontální rychlost střely. Takže, pojďme začít!
Jak vypočítat horizontální rychlost projektilu
Vzorec pro výpočet horizontální rychlosti
Pro výpočet horizontální rychlosti střely můžeme použít jednoduchý vzorec. Horizontální rychlost (Vx) může být určena pomocí počáteční rychlosti (Vi) a úhlu startu (Θ). Vzorec je následující:
Kde:
– Vx je horizontální rychlost
– Vi je počáteční rychlost
– Θ je úhel startu
Kroky pro výpočet horizontální rychlosti
Nyní, když máme vzorec, projdeme kroky k výpočtu horizontální rychlosti střely:
- Určete počáteční rychlost (Vi) střely.
- Najděte úhel vystřelení (Θ), pod kterým byla střela vypuštěna.
- K výpočtu horizontální rychlosti použijte vzorec Vx = Vi * cos(Θ).
Vypracovaný příklad, jak vypočítat horizontální rychlost
Propracujme příklad, abychom upevnili naše porozumění. Předpokládejme, že projektil je vypuštěn počáteční rychlostí 30 m/s pod úhlem 45 stupňů. Pojďme najít horizontální rychlost.
Pomocí vzorce Vx = Vi * cos(Θ) můžeme vypočítat takto:
Vx = 30 m/s * cos (45 stupňů)
Vx = 30 m/s * 0.707
Vx ≈ 21.21 m/s
Horizontální rychlost střely je tedy přibližně 21.21 m/s.
Faktory ovlivňující horizontální rychlost střely
Nyní, když víme, jak vypočítat horizontální rychlost, pojďme prozkoumat faktory, které ji ovlivňují.
Rychlost počátečního spuštění
Počáteční rychlost startu neboli velikost počáteční rychlosti přímo ovlivňuje horizontální rychlost střely. Čím vyšší je počáteční rychlost odpalu, tím větší je horizontální rychlost střely.
Úhel projekce
Úhel startu, reprezentovaný Θ, také hraje významnou roli při určování horizontální rychlosti. Horizontální rychlost je maximální, když je úhel startu 45 stupňů. Jak se úhel startu odchyluje od 45 stupňů, horizontální rychlost klesá.
Gravitace a vzduchový odpor
Gravitace a odpor vzduchu mají minimální vliv na horizontální rychlost střely. Protože gravitační síla působí svisle dolů a odpor vzduchu ovlivňuje pohyb střely ve svislém směru, je jejich vliv na vodorovnou rychlost zanedbatelný.
Jak určit počáteční a konečnou horizontální rychlost střely
Zjištění počáteční horizontální rychlosti
Abychom určili počáteční horizontální rychlost střely, musíme počáteční rychlost (Vi) rozložit na její horizontální složku (Vx) a vertikální složku (Vy). Horizontální složka představuje počáteční horizontální rychlost. Můžeme to vypočítat pomocí vzorce:
Nalezení konečné horizontální rychlosti
Konečná horizontální rychlost střely zůstává konstantní po celou dobu jejího pohybu, pokud v horizontálním směru nepůsobí žádná vnější síla. Proto je konečná horizontální rychlost rovna počáteční horizontální rychlosti. Konečná horizontální rychlost je tedy dána také:
Vypracované příklady počáteční a konečné horizontální rychlosti
Uvažujme příklad pro ilustraci stanovení počáteční i konečné horizontální rychlosti. Předpokládejme, že projektil je vystřelen počáteční rychlostí 20 m/s pod úhlem 60 stupňů. Obě rychlosti můžeme vypočítat takto:
Počáteční horizontální rychlost (Vx) = 20 m/s * cos (60 stupňů) ≈ 10 m/s
Konečná horizontální rychlost (Vx) = 20 m/s * cos (60 stupňů) ≈ 10 m/s
V tomto případě je počáteční i konečná horizontální rychlost přibližně 10 m/s.
Jak souvisí horizontální rychlost střely s hledáním tečné rychlosti ve fyzice?
Horizontální rychlost střely je složka její rychlosti, která je rovnoběžná se zemí. Ve fyzice se tangenciální rychlost vztahuje k rychlosti objektu podél jeho zakřivené dráhy. Při zvažování dráhy střely ovlivňuje horizontální rychlost významným způsobem tangenciální rychlost. Pro pochopení tohoto vztahu je užitečné prozkoumat koncept Hledání tangenciální rychlosti ve fyzice. Tento článek poskytuje cenné poznatky o výpočtu tangenciální rychlosti a osvětluje, jak ji ovlivňuje horizontální rychlost střely.
Jak vypočítat vertikální rychlost projektilu
Pochopení konceptu vertikální rychlosti
Při pohybu projektilu se vertikální rychlost vztahuje k rychlosti, kterou se projektil pohybuje svisle, kolmo k zemi. Na rozdíl od horizontální rychlosti je vertikální rychlost ovlivněna gravitací. Průběžně se mění po celé dráze střely.
Vzorec pro výpočet vertikální rychlosti
Vzorec pro výpočet vertikální rychlosti (Vy) střely je dán takto:
Kde:
– Vy je vertikální rychlost
– Vi je počáteční rychlost
– Θ je úhel startu
– g je gravitační zrychlení (přibližně 9.8 m/s²)
– t je uplynulý čas
Vypracovaný příklad, jak vypočítat vertikální rychlost
Pojďme si na příkladu vypočítat vertikální rychlost střely. Předpokládejme, že projektil je vypuštěn počáteční rychlostí 30 m/s pod úhlem 60 stupňů. Zjistíme vertikální rychlost po 2 sekundách.
Pomocí vzorce Vy = Vi * sin(Θ) – gt můžeme vypočítat takto:
Vy = 30 m/s * sin (60 stupňů) – 9.8 m/s² * 2 s
Vy = 30 m/s * 0.866 – 19.6 m/s
Vy ≈ 8.8 m/s
Proto je po 2 sekundách vertikální rychlost střely přibližně 8.8 m/s.
A tím naše zkoumání, jak najít horizontální rychlost střely, končí. Popsali jsme vzorec pro její výpočet, faktory, které jej ovlivňují, a také způsob, jak určit počáteční a konečnou horizontální rychlost. Pochopení těchto pojmů je zásadní pro pochopení pohybu projektilů a jejich trajektorií. Pokračujte v procvičování a používání těchto principů při řešení problémů s pohybem projektilu a za chvíli se stanete profíkem!
Také čtení:
- Jak zjistit translační rychlost
- Jak určit rychlost v jaderné fyzice
- Jak vypočítat rychlost v kosmickém mikrovlnném pozadí
- Jak zjistit rychlost vlny
- Relativní rychlost v opačném směru
- Jak zjistit rychlost v biofyzice
- Úniková rychlost Země
- Jak vypočítat rychlost struny
- Jak určit rychlost při pohybu kyvadla
- Jak zjistit rychlost v laserové fyzice
Jsem Raghavi Acharya, dokončil jsem postgraduální studium fyziky se specializací v oboru fyzika kondenzovaných látek. Fyziku jsem vždy považoval za podmanivou oblast studia a baví mě objevovat různé oblasti tohoto předmětu. Ve volném čase se věnuji digitálnímu umění. Mé články se zaměřují na to, abych čtenářům velmi zjednodušeným způsobem předal pojmy fyziky.