МАОУ « Косковская средняя школа»
Учебно-исследовательский проект по физике.
Тема: Дальность полета снарядов идоказательство
Третьего Закона Ньютона,
зависимость дальности полёта от угла наклона.
Выполнила: ученик 10 класса
Шишов Дмитрий
Руководитель : учитель физики
Коровкин И.Н
С.Косково 2021 г.
Содержание работы:
1. Вводная часть
1.1 Введение………………………………………………………………. 4
1.2 Особенностидвижения тела под действием силой тяжести……….. 4
1.3 Историческаясправка ……………………………………………………… 5
2. Основная часть
2.1 Зависимостьдальности полета от угла наклона водяной трубки……6
2.2 Зависимостьдальности полета от начальной скорости……………… 7
3.Вывод………………………………………………………………………. 8
Литература…………………………………………………………………… 9
Приложение…………………………………………………………………..10
Цель: Экспериментальноедоказательство III Закона Ньютона (в нашем учебнике физики) строитьсяна соотношении , которое следует из многочисленных экспериментов ,определить зависимость дальности полета отугла начальной плоскости .
Объект исследования: движение тел под действием силы тяжести.
Предмет исследования: Проверить справедливость 3 закона Ньютона и исследовать движение снаряда и движение водяной струи под действием силытяжести с ускорением свободного падения.
Гипотеза: 3 закон Ньютона выполняется ,и чем больше начальная скорость снаряда иводы , тем больше дальность полета. Максимальная дальность полета при даннойскорости вылета достигается при угле в 45°
Особенности движения тела под действием силытяжести.
Рассмотрим вопрос о движении тел поддействием силы тяжести. Если модуль перемещения тела много меньше расстояния доцентра Земли, то можно считать силу всемирного тяготения во время движенияпостоянной, а движение тела равноускоренным. Самый простой случай движения телпод действием силы тяжести — свободное падение с начальной скоростью, равнойнулю. В этом случае тело движется прямолинейно с ускорением свободного паденияпо направлению к центру Земли.
Если начальная скорость тела отлична отнуля и вектор начальной скорости направлен не по вертикали, то тело поддействием силы тяжести движется с ускорением свободного падения по криволинейнойтраектории. Форму такой траектории наглядно иллюстрирует струя воды, вытекающаяпод некоторым углом к горизонту. Этодвижение объединяет в себе прямолинейное равномерное движение и движение тела,брошенного вертикально вверх. Траектория такого движения — парабола. А основныехарактеристики (высота, дальность и время полета) задаются начальнымизначениями скорости и угла броска тела
Историческая справка.
Меха́ника (греч. μηχανική — искусство построения машин) —область физики, изучающая движение материальных объектов и взаимодействие междуними. Важнейшими разделами механики являются классическая механика и квантоваямеханика.
Движение тела, брошенного под углом к горизонту, необходиморассматривать, как криволинейное движение, которое в свою очередь являетсяодним из разделов механики.
Развитие направления
Этот тип движения возбуждал у наших предков наибольшийинтерес, потому что был связан с желанием «удлинять» свои руки за счёт камней,палок, копий, стрел, ядер, снарядов, ракет и т.п. движущихся в поле земноготяготения предметов.
Проблема пропитания, власти и территорий во все времена решалась далеко недипломатическими методами. Экспериментальные исследования движения тел,брошенных под углом к горизонту, начались задолго до возникновения первых научныхисследований.
Изучение особенностей такого движения началось в XVI веке ибыло связано с появлением и совершенствованием артиллерийских орудий. Представленияо траектории движения артиллерийских снарядов в те времена были довольнозабавными. Считалось, что траектория эта состоит из трех участков: А -насильственного движения, В — смешанного движения и С — естественного движения,при котором ядро падает на солдат противника сверху (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Траекториядвижения артиллерийских снарядов
Законы полета метательных снарядов не привлекали особоговнимания ученых до тех пор, пока не были изобретены дальнобойные орудия,которые посылали снаряд через холмы или деревья — так, что стреляющий не виделих полета. Сверхдальняя стрельба из таких орудий на первых порах использоваласьв основном для деморализации и устрашения противника, а точность стрельбы неиграла вначале особенно важной роли.
Близко к правильному решению о полете пушечных ядер подошелитальянский математик Тарталья, он сумел показать, что наибольшей дальностиполета снарядов можно достичь при направлении выстрела под углом 45° кгоризонту. В его книге Новая наука были сформулированы правила стрельбы,которыми артиллеристы руководствовались до середины ХVII века.
Однако, полное решение проблем, связанных с движением телброшенных горизонтально или под углом к горизонту, осуществил все тот жеГалилей. В своих рассуждениях он исходил из двух основных идей: тела,движущиеся горизонтально и не подвергающиеся воздействию других сил будутсохранять свою скорость; появление внешних воздействий изменит скоростьдвижущегося тела независимо от того, покоилось или двигалось оно до начала ихдействия. Галилей показал, что траектории тел, брошенных под углом к горизонту,если пренебречь сопротивлением воздуха, представляют собой параболы.
Основная часть.
1.Зависимость дальности полета от угла наклонаводяной трубки.
Посмотрим, как меняется скорость тела, брошенного под углом α кгоризонту. В течение всего времени полета на тело действует сила тяжести.
Дальность полета водяной струи, пущенной под углом к горизонту, зависитот величины начальной скорости и угла бросания. При неизменной скоростибросания Vo с увеличением угла, между направлениемскорости бросания и горизонтальной поверхностью от 0 до 45°, дальность полетавозрастает, а при дальнейшем росте угла бросания – уменьшается.
Траектория такого движения симметрична относительно наивысшей точкиполета и при небольших начальных скоростях, как уже говорилось раньше,представляет собой параболу.
Максимальная дальность полета при данной скорости вылета достигаетсяпри угле бросания 45°. Когда угол бросания составляет 30° или 60°, то дальностьполета тел для обоих углов оказывается одинаковой. Значит, наиболее «выгодным»для дальнего броска углом является угол в 45°, при любых других значениях углабросания дальность полета будет меньше.
В этом легко убедиться на опыте, направляя струю воды под разными угламик горизонту
• Гипотеза-Если отношение масс снарядовбудет обратнопропорционально расстояниям, на которое разлетаются снаряды, тоТретий закон Ньютона будет экспериментально подтвержден.
Опыт №1 ( дальность полёта снаряда)
Опыт №2 ( дальность полёта снаряда, при равных массах)
Опыт №3 ( Дальность разлёта снарядов , при разной массе
Опыт №4 ( дальность разлёта снарядов)
Опыт №5 ( исследование дальности полёта снаряда
от угла вылета.)
|
Угол α (в °) |
Дальность полета снаряда (в метрах) |
|
30° |
1,3 м |
|
45° |
1,45 м |
|
60° |
1,22 м |
|
90° |
0 |
Опыт 6.( исследование дальность полёта водяной струи
от угла наклона направляющей .)
|
Угол α (в °) |
Дальность полета водяной струи при максимальной скорости (в см) |
|
30° |
17 см |
|
45° |
26 см |
|
60° |
17 см |
|
90° |
0 |
|
|
|
|
|
|
Выводы:
1.Исследование подтвердило справедливость 3 закона ньютона.
2.Дальность полета водяной струи, пущенной под углом к горизонту,зависит от величины начальной скорости и угла бросания. Чем больше напор, подкоторым выходит струя, тем больше дальность полета. Максимальная дальностьполета снаряда и струи воды при данной скорости вылета достигается при угле в45°
Выдвинутая мною гипотезаподтвердилась на практике.
Списоклитературы:
1. Физика 10 кл. Г.ЯМякишев,М.А. Петрова
2. Рымкевич П.А. Курсфизики. М. Просвещение, 1975
