ДОСЛІДЖЕННЯ ТРАЄКТОРІЇ РУХУ СНАРЯДА, ВИПУЩЕНОГО ПІД КРИТИЧНИМ КУТОМ ДО ГОРИЗОНТУ

Анотація

Робота присвячена дослідженню законів руху тіла, випущеного з початковою швидкістю під кутом до горизонту. До цього класу задач відноситься, наприклад, постріл з гармати снарядом.

Формулювання проблеми. Якщо випустити снаряд верти-кально, то він спочатку віддаляється, а потім наближається до місця пострілу. Якщо випустити снаряд горизонтально, то він постійно віддаляється. Отже, повинен існувати критичний кут, який розділяє ці два режими польоту снаряду.

Матеріали і методи. Поставлена мета: теоретичне визначення залежності радіальної відстані снаряда від часу, координати х та експериментальне доведення справедли-вості виявлених закономірностей – вирішувалася за допомо-гою установки у вигляді пружинної та магнітної гармати зі снарядом-кулькою. Кут пострілу регулювався в межах 0-90° та реєструвався інклінометром у складі мобільного засто-сунку Phyphox з точністю до десятих градуса. За допомогою інклінометра також горизонтально виставлялася лінійка. Для реєстрації траєкторії кульки один смартфон використо-вувався у режимі slow motion, а інший як мілісекундомір.

Результати. Теоретично обґрунтовано наявність трьох типів траєкторій польоту снаряда, випущеного під кутом α до горизонту. Виявлено феномен знаходження снаряду тричі в різний час на тій самій відстані від точки пострілу. Показано, що для кутів запуску, що перевищують теоре-тично та експериментально визначений критичний кут 70,53°, снаряд спочатку відходить від початку координат, потім рухається назад до нього, а потім знову віддаляється.

Висновки. Розглянуто цікаве явище, пов’язане з рухом снаряда. Показано, що для кутів запуску, які перевищують теоретично та експериментально визначений критичний кут 70,53°, снаряд спочатку відходить від початку координат, потім рухається назад до нього, а потім знову віддаляється, поводячись всупереч здоровому глузду, який каже нам, що снаряд повинен лише віддалятися від місця пострілу. Наявність трьох типів траєкторій польоту снаряда, випущеного під кутом α до горизонту та виявлення феномену знаходження снаряду тричі в різний час на тій самій відстані від точки пострілу є несподіванним результатом для студентів, які вивчають механіку.