需要先学习的内容由加速度推导速度和位置

平面运动与抛物线

从同一高度将一个球水平抛出,同时将另一个球由静止释放。将运动分解为水平方向和竖直方向,研究两球落地所需的时间。

高さ⁠4.9 m⁠から一方を横に投げ、他方を同時に放す。先に床に着くのは?

用公式解释现象

  1. 1用箭头表示位置r=⁠(x, y)……
  2. 2由位置的变化求速度v=⁠drdt=⁠(dxdt, dydt)……
  3. 3由速度的变化求加速度a=⁠dvdt=⁠(dvxdt, dvydt)……
  4. 4将运动方程分解为水平方向和竖直方向m dvxdt = 0⁠,m dvydt = −mg……
  5. 5求水平抛出球的速度vx = v₀⁠,vy = −g t……
  6. 6求水平抛出球的位置x = v₀ t⁠,y = h − ½ g t²……
  7. 7求平抛运动的落地时刻t=⁠√(2hg)……
  8. 接下来研究存在空气阻力的情况和斜抛运动
  9. 8考虑空气阻力m dvdt=⁠m (0, −g)−⁠k |v| v……
  10. 9将阻力分解为水平分量和竖直分量m dvydt=⁠−m g−⁠k √(vx² + vy²) vy……
  11. 10忽略空气阻力,求斜抛球的位置x = v₀ cosθ t⁠,y = v₀ sinθ t − ½ g t²……
  12. 11消去时间t⁠,求轨迹方程y=⁠tanθ x−⁠g x²2 v₀² cos²θ……
  13. 12求球回到同一高度时的水平距离R=⁠v₀² sin2θg……
  14. 13求存在空气阻力时使水平距离最大的抛射角θ最远≒⁠39.0°<⁠45°……