Kaströrelse uppgift
Exempel på kaströrelse
I en tidigare genomgång har vi skrivit ifall kaströrelser och lite hur dessa formler kan tas fram. I denna guide tänkte vi visa hur de kan användas i praktiken. Formlerna är följande:
\[ \begin{matrix} x(t)=v_0\cos{\alpha}t \\ y(t)=v_0\sin{\alpha}t - \frac{gt^2}{2}\\ v_x(t)=v_0\cos{\alpha} \\ v_y(t)=v_0\sin{\alpha} - gt\\ v = \sqrt{v_x^2 + v_y^2} \end{matrix}\]
Var befinner sig bollen i en kastparabel?
En boll sparkas med en hastighet av 10 m/s och ett elevationsvinkel på 30° som figur 1 visar.
Vi bör besvara följande frågor:
- Vilken punkt befinner sig bollen inom efter sekunder?
- Vad är bollens hastighet i x-led respektive y-led efter sekunder?
- Vad är bollens fart efter sekunder?
I vilken punkt befinner sig bollen efter sekunder?
Vi använder de två översta formlerna. Först beräknar vi bollens punkt i x-led.
\[ x(t)=v_0\cos{\alpha}t\]
Med våra värden ger detta ett position i x-led
\[ x()=10\cos(30^{\circ})\cdot\approx ~\text{meter}.\]
För att beräkna
Kaströrelse
Hastighet i x- och y-led:
$$v_x = v_{x_0}\; (\text{konstant})$$ $$v_y = v_{y_0} - gt$$
Resultant hastigheten
$$v = \sqrt{(v_x)^2+(v_y)^2}$$
Rörelse riktning
$$tan \alpha = \frac{v_y}{v_x}$$
- Utgångshastighet i x-led
\[ v_{x_0} =v_0 \cdot \cos(\alpha) \] - Utgångshastighet i y-led
\[v_{y_0} = v_0 \cdot \sin(\alpha) \] - Hastighet i x-led
\[v_x = v_0 \cdot \cos(\alpha) \] - Hastigheten i y-led vid tidpunkten t
\[ v_y = v_0 \cdot\sin(\alpha) - gt \]
Position i x- och y-led vid tidpunkten t
$$x = v_0 \cos(\alpha) t $$ $$y = v_0\sin(\alpha)t-\frac{gt^2}{2}$$
- Tid vid maximal höjd, där \(v_y=0\)
\[ t = \frac{v_0 \sin(\alpha) }{g} \] - Den maximala höjden h
\[ h = \frac{v_0^2\sin^2(\alpha) }{2g} \]
Vad är en kaströrelse? Läs vår sammanfattning och lär dig mer om fysikens värld!
Inledning – Kaströrelse
En kaströrelse kan delas upp i två rörelser helt oberoende av varandra, nämligen i sidled och i höjdled.
Om vi sätter in kaströrelsen i ett diagram samt sätter kastaren som koordinaten (0,0) går det för att följa kastets rörelse i x- respektive y-led.
Rörelsen inom x-led
När bollen rör sig i luften påverkas den bara av en kraft, gravitationen som är riktad ned. Alltså har vi ingen kraft riktad inom sidled och hastigheten i sidled(x-led) är konstant samt lika med utgångshastigheten i x-led.
Rörelsen i x-led förmå beskrivas med formeln:
v0x står för utgångshastigheten i x-led samt den hastighet som bollen bibehåller under hela färden.
x0 är noll om man sätter koordinaten (0,0) i utkastpunkten, annars är det utkastpunktens x-koordinat i förhållande mot (0,0).
Rörelsen i y-led
Eftersom gravitationen är den enda kraft som påverkar föremålet i y-led så är denna rörel
Kaströrelse
För detta kapitel bör du ha koll vid grunderna inom kinematik, sträcka, tid och hastighet.
Kaströrelse eller kastparabel är den båge som bildas då ett objekt färdas genom luften, enbart påverkat från tyngdaccelerationen. Vanliga exempel är att man kastar ett sten eller en boll. Till slut kommer föremålet, med hjälp av dess tyngd att falla mot market vilket bildar en parabel. Det är vanligt att man gör laborationer med kastparablar och detta här dokumentet räcker till att svara på dem flesta av dina frågor.
För enkelhets skull så brukar man räkna bort luftmotståndet. Om luftmotståndet inte bidrar med någon energiförlust så kommer summan av kinetisk energi och lägesenergi att vara konstant hos föremålet.
Kastparabelns koordinatsystem
Vi kommer att använda oss av ett vanligt tvådimensionellt xy-koordinatsystem. Det allra enklaste är att definiera positivt y riktat uppåt och positivt x riktat i objektetets horisontella riktning. (höger i min foto ovan)
I det enklast