دانلود برنامه متلب شبیه سازی حرکت پرتابه

پرتابه موشکی است که با اعمال نیرویی به حرکت در می‌آید که تحت تأثیر گرانش و مقاومت هوا آزادانه حرکت می‌کند.  اگرچه هر جسمی که در فضا حرکت می کند پرتابه است، اما معمولاً در جنگ و ورزش یافت می شود (به عنوان مثال، توپ پرتاب شده بیسبال، فوتبال با لگد، گلوله شلیک شده، تیر شلیک شده، سنگی که از منجنیق رها می شود). 

در بالستیک از معادلات ریاضی حرکت برای تجزیه و تحلیل مسیر پرتابه از طریق پرتاب، پرواز و ضربه استفاده می شود.

پرتابه چیست؟

پرتابه جسمی است که تنها نیرویی که بر آن وارد می شود گرانش است. نمونه های متنوعی از پرتابه ها وجود دارد. جسمی که از حالت سکون رها می شود یک پرتابه است (به شرطی که تأثیر مقاومت هوا ناچیز باشد). جسمی که به صورت عمودی به سمت بالا پرتاب می شود نیز یک پرتابه است (به شرطی که تأثیر مقاومت هوا ناچیز باشد). و جسمی که با زاویه نسبت به افقی به سمت بالا پرتاب می شود نیز پرتابه است (به شرطی که تأثیر مقاومت هوا ناچیز باشد). پرتابه به هر جسمی گفته می شود که پس از پرتاب یا رها شدن، با اینرسی خود به حرکت خود ادامه می دهد و تنها تحت تأثیر نیروی گرانش رو به پایین قرار می گیرد.

طبق تعریف، یک پرتابه دارای یک نیروی واحد است که بر آن تأثیر می گذارد - نیروی گرانش. اگر نیروی دیگری بر جسمی وارد شود، آن جسم پرتابه نخواهد بود. بنابراین، نمودار بدنه آزاد یک پرتابه یک نیروی منفرد را نشان می دهد که به سمت پایین عمل می کند و نیروی گرانش (یا به سادگی Fgrav) را نشان می دهد. صرف نظر از اینکه یک پرتابه به سمت پایین، بالا، بالا و راست یا به سمت پایین و چپ حرکت می کند، نمودار بدنه آزاد پرتابه همچنان همانطور که در نمودار سمت راست نشان داده شده است. طبق تعریف، پرتابه به هر جسمی گفته می شود که تنها نیروی گرانش به آن وارد می شود.

 حرکت پرتابه و اینرسی

بسیاری از دانش‌آموزان با این مفهوم مشکل دارند که تنها نیرویی که بر یک پرتابه در حال حرکت رو به بالا اثر می‌کند جاذبه است. تصور آنها از حرکت آنها را بر آن می دارد که فکر کنند اگر جسمی به سمت بالا حرکت می کند، پس باید نیرویی رو به بالا وجود داشته باشد. و اگر جسمی به سمت بالا و راست حرکت می کند، باید هم نیروی رو به بالا و هم نیروی راست وجود داشته باشد. اعتقاد آنها این است که نیروها باعث حرکت می شوند. و اگر حرکت رو به بالا وجود داشته باشد، باید یک نیروی رو به بالا وجود داشته باشد. آنها استدلال می کنند: "چگونه یک جسم می تواند در جهان به سمت بالا حرکت کند اگر تنها نیرویی که بر آن اثر می کند گرانش است؟" چنین دانشجویانی به فیزیک نیوتنی اعتقاد ندارند (یا حداقل به فیزیک نیوتنی اعتقاد قوی ندارند). قوانین نیوتن نشان می دهد که نیروها فقط برای ایجاد یک شتاب (نه حرکت) مورد نیاز هستند. از واحد 2 به یاد بیاورید که قوانین نیوتن در مخالفت مستقیم با این تصور غلط رایج بود که نیرویی برای نگه داشتن یک جسم در حرکت لازم است. این ایده به سادگی درست نیست! برای حفظ حرکت یک جسم نیازی به نیرو نیست. یک نیرو فقط برای حفظ شتاب لازم است. و در مورد پرتابه ای که به سمت بالا حرکت می کند نیروی رو به پایین و شتاب رو به پایین وجود دارد. یعنی جسم در حال حرکت به سمت بالا و کاهش سرعت است.

برای تعمق بیشتر در مورد مفهوم نیروی رو به پایین و شتاب رو به پایین برای یک پرتابه، یک گلوله توپ را به صورت افقی از یک صخره بسیار بالا با سرعت بالا در نظر بگیرید. و فرض کنید برای یک لحظه کلید گرانش می تواند خاموش شود تا گلوله توپ در غیاب جاذبه حرکت کند؟ حرکت چنین گلوله توپی چگونه خواهد بود؟ چگونه می توان حرکت آن را توصیف کرد؟ طبق قانون اول حرکت نیوتن، چنین گلوله توپی در یک خط مستقیم با سرعت ثابت به حرکت خود ادامه می دهد. اگر توسط یک نیروی نامتعادل به آن عمل نشود، "یک جسم در حال حرکت ...". این قانون اینرسی نیوتن است.

برنامه های متلب

4 حالت از شبیه سازی حرکت پرتابه به صورت جداگانه در فایل های پیوست قرار دارد. این 4 حالت شامل موارد زیر است.

1)حالت اول: شبیه سازی ساده

در حالت با اجرای برنامه مقدار زاویه پرتاب و سرعت اولیه از کاربر دریافت می کند و پارامترهای زیر را چاپ می کند و نمودار حرکت پرتابه رسم می کند.

Please Read and Input Intial Argument to Calculate h_max & R
Input Theta      50
Input Velocity      50
R is   251.23
           H_max is:   7188.60
           t_max  is:    3.91   
        t_total  is:    7.82    

2) حالت دوم: شبیه سازی براساس پارامترهای داده شده

این حالت شبیه به حالت قبل است اما پارامترها در داخل برنامه تنظیم شده اند و با ران برنامه شکل حرکت رسم می شود. 

3) شبیه سازی براساس GUI

در این حالت با ران برنامه یک محیط GUI ظاهر می شود که میتوان تمامی پارامتر ها تنظیم شود و با زدن ران برنامه ران شده و حرکت پرتابه نمایش داده می شود.