പ്രൊജക്റ്റൈൽ ചലനം

പ്രൊജക്റ്റൈൽ ചലനത്തെയും പരിഹാരങ്ങളുള്ള സാമ്പിൾ പ്രശ്നങ്ങളെയും കുറിച്ചുള്ള ലേഖനം

പ്രാരംഭ പ്രവേഗം (vo) ഉം പ്രാരംഭ പ്രവേഗത്തിന്റെ ഘടകവും (vox ഒപ്പം വിoy)

പരാബോളിക് ചലനങ്ങൾ എപ്പോഴും പ്രാരംഭ വേഗതയുള്ള ഒരു വസ്തുവാണ്. പരാബോളിക് ചലനം തിരശ്ചീന, ലംബ ദിശകളിലെ ചലനങ്ങളുടെ സംയോജനമായതിനാൽ, പ്രാരംഭ പ്രവേഗത്തിൽ തിരശ്ചീന, ലംബ ഘടകങ്ങളും ഉണ്ട്.

പ്രൊജക്റ്റൈൽ ചലനം 1

ചിത്രം 1 ലും 3 ലും ഉള്ളതുപോലെ വസ്തു പരാബോളിക് ആയി ചലിക്കുന്നുവെങ്കിൽ തിരശ്ചീന ദിശയിലുള്ള പ്രാരംഭ പ്രവേഗം (vox) ലംബ ദിശയിലുള്ള പ്രാരംഭ പ്രവേഗവും (voy) സമവാക്യം ഉപയോഗിച്ച് കണക്കാക്കുന്നു:

vox = വിo cos θ

voy = വിo പാപം θ

If the object moving parabolic as figure 2 then vo = വിox (voy = 0)

വേഗത (vx ഒപ്പം വിy) and Position (x and y)

The speed in the horizontal and vertical directions at a certain time interval is calculated using the equation:

vx = വിox = constant (ഏകീകൃത രേഖീയ ചലനം)

vy = വിoy + g t or vy2 = വിoy2 + 2 g h (free-fall motion)

The position of objects in the horizontal (x) and vertical (y) directions at a certain time interval is calculated using the equation:

x = vox t

y = voy t + 1⁄2 g t2

Resultant of velocity (v) and position (h)

Resultant velocity at a specified time interval is calculated using the equation:

പ്രൊജക്റ്റൈൽ ചലനം 2

The direction of objects at a certain time interval is calculated using the equation:

പ്രൊജക്റ്റൈൽ ചലനം 3

കുറിപ്പുകൾ:

1. The horizontal component of parabolic motion is reviewed as the uniform linear motion, so vox = vx is always constant

2. The vertical component of parabolic motion is reviewed as the free-fall motion, so if the object moving parabolic, such as Figure 1 and 3, the vertical component of the velocity of the object at maximum height is zero (vy = 0). If you throw a marble upright upwards at a maximum height, the object is rest for a moment (vy = 0) before turning downward. Therefore, the speed of the object moving the parabolic at maximum height = vx = വിox

3. If the object moves parabolic as shown in Figure 2, the vertical component of parabolic motion is viewed as the free-fall motion. If the object moves parabolically as Figure 1 and 3 then the vertical component of parabolic motion is viewed as the upward vertical motion).

Sample problems:

1. A bullet is fired in a horizontal direction with an initial speed of 20 m/s. If the gun is 5 meters above the ground, determine:

(a) time in air പ്രൊജക്റ്റൈൽ ചലനം 4

(b) the maximum height

(c) the horizontal distance

(d) the speed of the bullet when it hit the ground

പരിഹാരം:

Motion in the horizontal direction is analyzed like the uniform linear motion, while motion in the vertical direction is analyzed like the free-fall motion.

ഇതും കാണുക  കോണീയ ആക്കം

അറിയപ്പെടുന്നത്:

vox = 20 മീ/സെ, വിoy = 0 m/s, h = 5 m, g = 9.8 m/s2

a) വായുവിലെ സമയം

The solution is as determining the time interval (t) in the free fall motion.

അറിയപ്പെടുന്നത്: voy = 0 m/s, h = 5 m, g = 9.8 m/s2

ആവശ്യമുണ്ട്: t

പ്രൊജക്റ്റൈൽ ചലനം 5

b) The maximum height

Maximum height = h = 5 meters.

c) Horizontal distance (d)

The solution is like determining the distance on the uniform linear motion

അറിയപ്പെടുന്നത്: vox = 20 m/s, t = 1 സെക്കന്റ്

ആവശ്യമുണ്ട്: d

d = v t

d = (20 m/s)(1 s) = 20 m

d) Speed when bullet hits the ground

vtx = വിox = 20മി/സെ

vty = ?

First, we calculate the final speed in the vertical direction (vty). The solution is like determining the final speed of the free-fall motion.

അറിയപ്പെടുന്നത്: voy = 0, g = 9.8 m/s2, ടി = 1 സെ

ആവശ്യമുണ്ട്: vty

vt = വിo + g t —> vo = 0

vt = ജിടി

vt = (9.8 m/s2)(1 s)

vt = 9.8മി/സെ

The speed of a bullet when it hit the ground:

പ്രൊജക്റ്റൈൽ ചലനം 6

Direction of bullet:

പ്രൊജക്റ്റൈൽ ചലനം 7

Because vtx is in the direction of the positive x-axis (to the right) and vty is in the direction of the negative y-axis (downward),

the direction of the bullet when it hits the ground is -26.1o to the positive x-axis (see figure below).

പ്രൊജക്റ്റൈൽ ചലനം 8

2. The cannon fired a bullet at a 30o to the horizontal with a speed of 60 m/s. Determine:

(a) the maximum height

(b) the speed of the bullet at maximum height

(c) time in air

(d) the horizontal distance

(e) the speed of the bullet when it hits the ground. Suppose the ground is flat. 🙂

പ്രൊജക്റ്റൈൽ ചലനം 9

പരിഹാരം:

Motion in the horizontal direction is analyzed like the uniform linear motion, motion in the vertical direction is analyzed like the upward vertical motion.

അറിയപ്പെടുന്നത്: vo = 60 m/s, teta = 30o.

Based on known data, we first calculate the vertical (voy) and horizontal (vox) components of the initial speed (vo).

പ്രൊജക്റ്റൈൽ ചലനം 10

a) The maximum height (h)

The solution is like determining the maximum height on the upward vertical motion.

അറിയപ്പെടുന്നത്:

vox = വിo cos θ = (60)(cos 30) = (60)(0.87) = 52 m/s

voy = വിo sin θ = (60)(sin 30) = (60)(0.5) = 30 m/s

a) Maximum height (h)

The solution is like determining the maximum height on the vertical upward motion.

അറിയപ്പെടുന്നത്:

voy = 30 m/s (this is the initial speed of the bullet)

vty = 0 m/s (At the maximum height, the vertical velocity of the bullet = 0 m / s. This is the final speed.)

ഗ്രാം = – 9.8 മീ/സെ2

ആവശ്യമുണ്ട്: h

vt2 = വിo2 + 2 ഗ്രാം

02 = 302 + 2 (-9.8) മണിക്കൂർ

0 = 900 – 19.6 h

900 = 19.6 മണിക്കൂർ

h = 900 / 19.6

h = 45.9 മീറ്റർ

The maximum height achieved by the bullet = 45.9 meters.

b) The speed at the maximum height

At the maximum height, the speed in the vertical direction = 0 m/s. At maximum altitude, there is the only speed in the horizontal direction. The speed in the horizontal direction at the maximum height is equal to the initial velocity in the horizontal direction, which is 52.2 m/s. The direction of velocity in the horizontal direction is always constant, that is, in the direction of the positive x-axis (if the motion of an object is described in the diagram above)

ഇതും കാണുക  ഏകീകൃത രേഖീയ ചലനം

c) Time in the air

The solution is like determining the time interval (t) in the discussion of the vertical upward motion.

അറിയപ്പെടുന്നത്:

voy = 30 m/s (this is the initial speed of the bullet in the vertical direction)

ഗ്രാം = – 9.8 മീ/സെ2

h = 0 m (when the bullet returns to the ground, the displacement of the bullet in the vertical direction = 0 m)

ആവശ്യമുണ്ട്: t

h = vo ടി + ½ ജിടി2

0 = (30) t + ½ (-9.8 m/s2) ടി2

0 = (30) t – 4.9 t2

(30) t = 4.9 t2

30 = 4.9 ടൺ

t = 30 / 4.9

t = 6.12 സെക്കൻഡ്

Time in air = 6.12 second

d) Horizontal distance (d)

The solution is like determining the distance (d) on the uniform linear motion.

അറിയപ്പെടുന്നത്:

vox = 52.2മി/സെ

t = 6.12 സെക്കൻഡ്

ആവശ്യമുണ്ട്: d

d = v t = (52.2 m/s)(6.12 seconds) = 319.5 m

e) Speed when bullet hits the ground

vtx = വിox = 52.2മി/സെ

vty = ?

First, we calculate the final velocity in the vertical direction (vty). The solution is to determine the final speed on the vertical upward motion.

ആവശ്യമുണ്ട്: voy = 30 m/s, g = -9.8 m/s2, t = 6.12 seconds

ആവശ്യമുണ്ട്: vty

vty = വിoy + ജിടി

vty = (30) + (-9.8)(6.12)

vty = (30) – (60)

vty = -30 മീ/സെ

A negative sign indicates that the direction of the final velocity is downward. Note that the initial velocity in the vertical direction is equal to the final velocity in the vertical direction.

The speed of the bullet when it hit the ground:

പ്രൊജക്റ്റൈൽ ചലനം 11

The direction of bullet:

പ്രൊജക്റ്റൈൽ ചലനം 12

Since vtx is in the direction of the positive x-axis (to the right) and vty is in the direction of the negative y-axis (downward),

the direction of the bullet’s velocity when it hits the ground is -30o about the positive x-axis (see figure below).

പ്രൊജക്റ്റൈൽ ചലനം 13

3. A ball is thrown from the edge of a 50-meter-high building with an initial speed of 10 m/s. If the ball is thrown at 30o about the horizontal, determine:

(a) the time interval the ball reaches the ground

(b) the speed of the ball when it strikes the ground

(c) the horizontal distance that can be reached by the ball is measured from the edge of the building

(d) the maximum height reached by the ball

പ്രൊജക്റ്റൈൽ ചലനം 14

പരിഹാരം:

First, we calculate the vertical component (voy) and the horizontal component (vox) of the initial velocity (vo).

ഇതും കാണുക  കിർച്ചോഫിന്റെ രണ്ടാമത്തെ നിയമം

പ്രൊജക്റ്റൈൽ ചലനം 15

vox = വിo cos 30o = (10 m/s)(0.87) = 8.7 m/s

voy = വിo പാപം 30o = (10 m/s)(0.5) = 5 m/s

a) Time interval the ball reaches the ground

The solution is like determining the time interval (t) in a vertical upward motion. The magnitude of the vector whose direction is upward is chosen to be positive, the magnitude of the vector whose direction is downward is chosen to be negative. The ball position where it is thrown selected as a reference point. h is negative because the ground surface is below the reference point, g is negative because the direction of acceleration of gravity is downward.

അറിയപ്പെടുന്നത്:

voy = 5 m/s, h = – 5 m, g = – 9.8 m/s2

ആവശ്യമുണ്ട്: t

h = vo ടി + ½ ജിടി2

-5 = 5 t + ½ (-9.8) t2

-5 = 5 ടൺ – 4.9 ടൺ2

-4.9 ടൺ2 + 5 ടൺ + 5 = 0

ക്വാഡ്രാറ്റിക് ഫോർമുല ഉപയോഗിക്കുക:

പ്രൊജക്റ്റൈൽ ചലനം 16

Time in air = time interval since the ball was thrown to reach the ground = 1.64 seconds.

b) Speed of the ball when strikes the surface of the ground

vtx = വിox = വിx = 8.7മി/സെ

vty = ?

First, we calculate the final speed in the vertical direction (vty). The solution is like determining the final speed on the vertical upward motion.

അറിയപ്പെടുന്നത്: voy = 5 m/s, g = -9.8 m/s2, t = 1.64 seconds

ആവശ്യമുണ്ട്: vty

vty = വിoy + ജിടി

vty = 5 + (-9.8)(1.64)

vty = 5 - 16

vty = -11 മീ/സെ

The negative sign indicates that the direction of the final velocity is downward.

The speed of the bullet when it hit the ground:

പ്രൊജക്റ്റൈൽ ചലനം 17

The direction of the bullet’s speed = the direction of the bullet’s motion when it hit the ground:

The speed of the bullet when it hit the ground:

Because vtx is in the direction of the positive x-axis (to the right) and vty is in the direction of the negative y-axis (downward),

the direction of the bullet when it hits the ground is -52o about the positive x-axis (see figure below).

പ്രൊജക്റ്റൈൽ ചലനം 18

c) Horizontal distance that can be reached by the ball is measured from the edge of the building

The solution is like determining the distance traveled (d) on the uniform linear motion.

അറിയപ്പെടുന്നത്: t = 1.64 seconds, vx = 8.7മി/സെ

ആവശ്യമുണ്ട്: d

d = v t = (8.7 m/s)(1.64 s) = 14.3 m

d) The maximum height reached by the ball

അറിയപ്പെടുന്നത്: voy = 5 മീ/സെ, വിty = 0 m/s (vertical component of the velocity at the maximum height = 0 m/s), g = -9.8 m/s2.

ആവശ്യമുണ്ട്: h

vty2 = വിoy2 + 2 ഗ്രാം

0 m/s = (5 m/s)2 + 2(-9.8 m/s2)(h)

0 m/s = 25 (m/s)2 + (-19.6 m/s2)(h)

25 (m/s)2 = -19.6 m/s 2 (h)

h = 25 (m/s)2 : -19.6 m/s2 = 1.3 മീറ്റർ

The maximum height reached by the ball = 1.3 meters above the top of the building = 1.3 m + 50 m = 51.3 meters above the surface of the ground.

ഒരു അഭിപ്രായം ഇടൂ