วันศุกร์ที่ 18 กันยายน พ.ศ. 2558

การเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์

โพรเจกไทล์ภาษาอังกฤษ หมายถึง วัตถุที่ขว้างหรือยิงออกไป โดยจะสังเกตได้ว่ามีแนวการ เคลื่อนที่เป็นวิถีโค้ง โดยในบทเรียนจะถือว่าแรงต้านของอากาศน้อยมากจนไม่ต้องนำมาคิด การเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์เป็นการเคลื่อนที่ใน 2 มิติ คือเคลื่อนที่ในแนวระดับและแนวดิ่ง พร้อมกัน ในแนวดิ่งเป็นการเคลื่อนที่ที่มีความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงโลกในขณะที่แนวราบ ไม่มีความเร่ง ดังรูป

การเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์ในแนวระดับด้วยความเร็วคงตัว (ไม่มีความเร่ง a = 0) คำนวณการกระจัด ได้จาก
  

โดย แทนความเร็วในแนวระดับ มีหน่วยเป็นเมตรต่อวินาที และ แทนเวลา มีหน่วยเป็นวินาที


การเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์ในแนวดิ่งเป็นการตกแบบเสรี มีความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก (g) คำนวณความเร็วในแนวดิ่ง ที่ตำแหน่งใดๆ ได้จาก
   
เนื่องจากความเร็วต้นในแนวดิ่งเป็นศูนย์ ( u = 0) จะได้      

ส่วนการกระจัดในแนวดิ่ง หาได้จากสมการ   

เนื่องจากความเร็วต้นในแนวดิ่งเป็นศูนย์ ( u = 0) จะได้   


การวิเคราะห์ที่ผ่านมาเกิดจากการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วต้นในแนวระดับ ถ้าหากความเร็วต้นทำมุม กับแนวระดับ เช่น การพุ่งแหลน จะได้รูปแบบการเคลื่อนที่ดังรูป

พิจารณาการเคลื่อนที่ในแนวระดับ คำนวณการกระจัดในแนวระดับ ได้จาก    

โดย   แทนความเร็วต้นของวัตถุ หน่วยเป็นเมตรต่อวินาที และ เป็นมุมที่ความเร็วต้นกระทำกับแนวระดับ หน่วยเป็นองศา 
     เนื่องจากการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งจะมีทั้งทิศขึ้นและลง จึงมีการกำหนดเครื่องหมายในการคำนวณ ถ้าพิจารณาช่วงเวลา t ที่วัตถุเคลื่อนที่ขึ้นจนกระทั่งตกถึงพื้นระดับ โดยมีความเร็วต้นเป็น +usin ความเร่งเป็น –g และการกระจัดเป็นศูนย์  
จากสมการ  
  

จะได้ สมการของการกระจัดแนวดิ่งเป็น     

เมื่อแทนค่าการกระจัดเป็นศูนย์จะได้
เวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่ขึ้นจนกระทั่งตกถึงพื้นระดับเป็น 



     เนื่องจากช่วงเวลา t นี้เป็นช่วงเวลาเดียวกันกับที่วัตถุเคลื่อนที่ในแนวระดับ ดังนั้น เราสามารถคำนวณระยะทางในแนวระดับหรือระยะตกของวัตถุ ได้จาก

จากสมการ สรุปได้ว่าระยะตกจะมีผลจากมุมของความเร็วต้นที่ทำกับแนวระดับ ซึ่งมุมที่ทำให้ได้ระยะสูงสุดคือ = 

โพรเจกไทล์บนพื้นเอียง โพรเจกไทล์สามารถเกิดขึ้นได้บนพื้นเอียง ดังรูป

การคำนวณโพรเจกไทล์บนพื้นเอียงจำเป็นต้องมีการแตกค่า g เข้าสู่แกน XY จึงทำให้แกน X มีความเร่งด้วย

กรณีที่การเคลื่อนที่เป็นวิถีโค้งดังรูป
สูตรลัด
1. เวลาที่วัตถุเคลื่อนที่จาก A ไป D หรือ 
2. เวลาที่วัตถุเคลื่อนที่จาก A ไปถึง C หรือ 
3. ระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่จาก A ไป C หรือ  (ระยะไกลสุดตามแนวแกน X)
4. ระยะสูงสุดในแนวดิ่งจาก B ไป D หรือ  (ระยะไกลสุดตามแนวแกน Y)
5. ความสัมพันธ์ระหว่าง กับ 

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น