Суть: запулили мячик с определенной силой и углом. Мячик летит по кривой и ударяется в стену. Нужно определить дальнейшую траекторию полета.
Скорость полета после отражения не меняется.
Как я понимаю, сначала мы находит точку столкновения мячика со стеной. Это не сложно. И эту точку можно считать новой отправной точкой. Т. к. скорость мяча не изменилась, то нужно найти лишь угол, в направлении которого полетит мяч. Подскажите, может кто знает формулу?
Прочее образование
Доброй ночи. Столкнулся с задачей по поиску угла отражения мяча, летящего по параболической траектории.
Начнём с простого. Летит сферический конь в вакууме, стена вертикальная.
Начальная скорость V направлена под углом А
Движение можно разбить на два независимых процесса: по горизонтали с начальной скоростью Vх=V*cosA и по вертикали с начальной скоростью Vy=V*sinA.
По горизонтали никакие силы на коня не действуют, горизонтальная составляющая скорости сохраняется. Отсюда находим время, за которое он доскачет до стенки, находящейся на расстоянии L:
t=L/Vx
За время t под действием силы тяжести вертикальная скорость изменится по закону vy=Vy-gt
Подставляешь t и находишь величину vy в момент отражения от стенки. Угол падения находишь из соотношения Vx и vу
Отражение от вертикальной стенки изменит Vх на - Vx, а vy не изменится. Из них находишь угол отражения. Всё.
Траекторию получишь в параметрической форме:
x=Vxt (до отскока)
x=2L-Vxt (после отскока)
y=Vy*t-gt²/2
Теперь пусть конь попал в атмосферу и превратился в мячик. Стенка не вертикальная.
В методике решения ничего не изменилось, но теперь на мячик действует сила сопротивления воздуха
F=Cf*S*(ρ*V²/2)
где Сf=0.47 - Коэффициент сопротивления формы
S - площадь мячика;
ρ - плотность воздуха.
Раскладываешь силу F на Fx и Fу
Решаешь дифференциальное уравнение
x(t)=Vx*t-0.47*ρ*(S/m)*(Vx-x')²t²/2
где x' - производная x по t, т. е. величина потери горизонтальной скорости за счёт сопротивления воздуха;
m - масса мячика
Подставляешь в решение х=L и находишь t, а также горизонтальную скорость vx в момент отскока.
Для вертикального движения решаешь дифференциальное уравнение
y(t)=Vy*t - 0.47*ρ*(S/m)*(Vy-y')²)t²/2-g*t²/2
где y' - производная y по t, т. е. величина потери вертикальной скорости за счёт сопротивления воздуха и притяжения Земли.
Затем подставляешь найденное ранее t и находишь vy в момент отскока.
Зная компоненты vx и vy вектора скорости v в момент отскока, раскладываешь его на vs и vn вдоль стенки и по нормали к стенке, соответственно. У компоненты vn меняешь знак и раскладываешь новый вектор скорости снова по направлениям x и у. Далее, думаю, понятно.
В итоге получаешь траекторию движения в параметрической форме
x(t), y(t)
Начальная скорость V направлена под углом А
Движение можно разбить на два независимых процесса: по горизонтали с начальной скоростью Vх=V*cosA и по вертикали с начальной скоростью Vy=V*sinA.
По горизонтали никакие силы на коня не действуют, горизонтальная составляющая скорости сохраняется. Отсюда находим время, за которое он доскачет до стенки, находящейся на расстоянии L:
t=L/Vx
За время t под действием силы тяжести вертикальная скорость изменится по закону vy=Vy-gt
Подставляешь t и находишь величину vy в момент отражения от стенки. Угол падения находишь из соотношения Vx и vу
Отражение от вертикальной стенки изменит Vх на - Vx, а vy не изменится. Из них находишь угол отражения. Всё.
Траекторию получишь в параметрической форме:
x=Vxt (до отскока)
x=2L-Vxt (после отскока)
y=Vy*t-gt²/2
Теперь пусть конь попал в атмосферу и превратился в мячик. Стенка не вертикальная.
В методике решения ничего не изменилось, но теперь на мячик действует сила сопротивления воздуха
F=Cf*S*(ρ*V²/2)
где Сf=0.47 - Коэффициент сопротивления формы
S - площадь мячика;
ρ - плотность воздуха.
Раскладываешь силу F на Fx и Fу
Решаешь дифференциальное уравнение
x(t)=Vx*t-0.47*ρ*(S/m)*(Vx-x')²t²/2
где x' - производная x по t, т. е. величина потери горизонтальной скорости за счёт сопротивления воздуха;
m - масса мячика
Подставляешь в решение х=L и находишь t, а также горизонтальную скорость vx в момент отскока.
Для вертикального движения решаешь дифференциальное уравнение
y(t)=Vy*t - 0.47*ρ*(S/m)*(Vy-y')²)t²/2-g*t²/2
где y' - производная y по t, т. е. величина потери вертикальной скорости за счёт сопротивления воздуха и притяжения Земли.
Затем подставляешь найденное ранее t и находишь vy в момент отскока.
Зная компоненты vx и vy вектора скорости v в момент отскока, раскладываешь его на vs и vn вдоль стенки и по нормали к стенке, соответственно. У компоненты vn меняешь знак и раскладываешь новый вектор скорости снова по направлениям x и у. Далее, думаю, понятно.
В итоге получаешь траекторию движения в параметрической форме
x(t), y(t)
угол параболы вычисли через производную, а угол отражения равен углу падения.
Евгений Кузнецов
чуть попродробнее, пожалуйста.
Похожие вопросы
- доброй ночи!! вопрос физики... сколько крутит 100ватная лампочка
- Здравствуйте, и доброго утра, или может у кого-то доброй ночи!)
- Доброй ночи! Сегодня, в 03.00 переводят часы. А вообще, для чего это делают? Когда это сделали впервые?
- Доброй ночи, вопрос по выбору профессии в будущем, см. текст вопроса
- Как понять решение задач 2 части егэ по физике. Первую часть решаю нормально. А вторую не могу вообще. Непонятно...
- Машина летит со скоростью 200 км\ч.
- А кто нибудь сам сможет решить эту интересную задачу и за сколько времени?
- Как найти sin угла? Как найти синус угла, зная только сам угол? Например sin 80 градусов?
- Очередная задача для любителей математики. / Снова 13-е число :-) /
- Помогите решить задачу срочно нужно пожалуйста по алгоритмам!!!!Срочно надо помогите....
x''= -0.47*ρ*(S/m)*(Vx-x')²
y''= -g-0.47*ρ*(S/m)*(Vy-y')²