抛物线轨迹方程计算器
当一个物体在靠近地球表面的地方发射并且阻力被忽略时,物体的轨迹遵循抛物线的形状。如果物体的初始高度为 h 0 ,初始速度 为 v 0 ,轨迹角为 θ,则抛物线的参数方程为
y ( t ) = h 0 + (sinθ) v 0 t - ( g /2) t 2
x ( t ) = (cosθ) v 0 t ,
其中 y ( t ) 是物体在时间 t 的 y 坐标 t, x ( t ) 是物体在时间 t 的 x 坐标 t, g 是引力加速度常数 9.8 m/s 2 .见下图。
如何推导这些方程
由于速度是一个矢量,因此必须将其分解为 x 分量和 y 分量。x 方向的速度为 (cosθ) v 0,y 方向的速度为 (sinθ) v 0 。物体的水平轨迹保持恒定速度,因为没有其他水平力。物体的垂直轨迹会因重力而减速,因此 -( g /2) t 2 项。将 g 除以 2 的原因是,当您取 y ( t ) 的二阶导数时,您会得到 g 。
另,y方向的速度为 y = v0 * sinθ, 在最高点时,此时y方向的速度为0, 到达顶点的时间只与重力加速度有关系,可得出t = v0 * sinθ / g.
关键点
要计算对象何时达到其最大高度,请设置 y' ( t ) = 0 并求解 t 。如果将此值代入方程 y ( t ),则可以找到以米为单位的最大高度。要计算物体何时到达地面,请设置 y ( t ) = 0 并求解 t 。两个解决方案中较大的一个为您提供对象高度为 0 的时间。如果将此值代入方程 x ( t ),则可以找到物体着陆的距离,即其总水平位移。
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