Moto del proiettile con resistenza dell'aria: trovare X(t) e Y(t)
Buongiorno e buona primavera.
Qualcuno potrebbe suggerirmi le equazioni attraverso le quali si possano individuare X e Y in funzione di t in un moto parabolico con resistenza dell'aria?
Io sto lavorando con un modello geogebra:
https://www.geogebra.org/m/bm2vzc9h
la cui curva è disegnata da questa espressione:
$Drag=Curva(v_{0}*(v_{t})/(g)cos(θ) (1-ℯ^((-(g*t))/(v_{t}))),(v_{t})/(g) (v_{0}*sin(θ)+v_{t}) (1-ℯ^((-g*t)/(v_{t})))-v_{t}*t+y(Height),t,0,50)$
...ma non saprei derivare le proiezioni sugli assi X e Y.
I dati richiesti dal modello sono:
- Superficie del corpo esposta alla resistenza dell'aria
- Densità dell'aria
- Coefficiente di resistenza dato dalla forma del corpo (nel mio caso un sfera)
- Massa
- Accelerazione gravitazionale
- Velocità di lancio
- Angolo di lancio
- Altezza del punto di lancio.
Dovrei trasformare il modello geometrico in una tabella di valori, ma per farlo avrei bisogno di poter esporre le formule e utilizzarle.
GRAZIE PER QUALSIASI AIUTO.
Qualcuno potrebbe suggerirmi le equazioni attraverso le quali si possano individuare X e Y in funzione di t in un moto parabolico con resistenza dell'aria?
Io sto lavorando con un modello geogebra:
https://www.geogebra.org/m/bm2vzc9h
la cui curva è disegnata da questa espressione:
$Drag=Curva(v_{0}*(v_{t})/(g)cos(θ) (1-ℯ^((-(g*t))/(v_{t}))),(v_{t})/(g) (v_{0}*sin(θ)+v_{t}) (1-ℯ^((-g*t)/(v_{t})))-v_{t}*t+y(Height),t,0,50)$
...ma non saprei derivare le proiezioni sugli assi X e Y.
I dati richiesti dal modello sono:
- Superficie del corpo esposta alla resistenza dell'aria
- Densità dell'aria
- Coefficiente di resistenza dato dalla forma del corpo (nel mio caso un sfera)
- Massa
- Accelerazione gravitazionale
- Velocità di lancio
- Angolo di lancio
- Altezza del punto di lancio.
Dovrei trasformare il modello geometrico in una tabella di valori, ma per farlo avrei bisogno di poter esporre le formule e utilizzarle.
GRAZIE PER QUALSIASI AIUTO.
Risposte
Se la resistenza e' proporzionale alla velocita', lungo x il corpo ha una legge oraria del tipo
$-C_xdotx=mddotx$
Lungo y
$-C_ydoty-mg=mddoty$
Nel caso di una sfera, $C_x=C_y=C$ funzione della forma e della densita' (io non la conosco, o forse non la ricordo).
La prima equazione, posto $dotx=k$, diventa $-Ck=m[dk]/[dt]$ che integrata per separazione da'
$[dk]/k=-C/mdt$
che risolta da'
$lnk=-C/mt+lnA$
da cui
$k=v(t)=Ae^[(-C/m)t]$
Integrando nuovamente si ottiene
$x=-[Am]/Ce^[(-C/m)t]+B$
Con A e B da determinarsi con le condizioni iniziali $dotx(0)$ e $x(0)$.
Lo stesso per la seconda equazione, ricordandosi che va aggiunta la soluzione particolare che dovrebbe essere, se non sbaglio, $bary=-[mg]/Ct$
$-C_xdotx=mddotx$
Lungo y
$-C_ydoty-mg=mddoty$
Nel caso di una sfera, $C_x=C_y=C$ funzione della forma e della densita' (io non la conosco, o forse non la ricordo).
La prima equazione, posto $dotx=k$, diventa $-Ck=m[dk]/[dt]$ che integrata per separazione da'
$[dk]/k=-C/mdt$
che risolta da'
$lnk=-C/mt+lnA$
da cui
$k=v(t)=Ae^[(-C/m)t]$
Integrando nuovamente si ottiene
$x=-[Am]/Ce^[(-C/m)t]+B$
Con A e B da determinarsi con le condizioni iniziali $dotx(0)$ e $x(0)$.
Lo stesso per la seconda equazione, ricordandosi che va aggiunta la soluzione particolare che dovrebbe essere, se non sbaglio, $bary=-[mg]/Ct$