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輸入計算

數學公式

Show calculation steps (2)
  1. Maximum Height

    Maximum Height: 拋體運動計算機

    Peak height; v = Initial Velocity, θ = Launch Angle, g = Gravity

  2. Time of Flight

    Time of Flight: 拋體運動計算機

    Total air time; v = Initial Velocity, θ = Launch Angle, g = Gravity

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結果

最大射程
40.77
公尺
最大高度 10.19 m
飛行時間 2.88 s

什麼是拋體運動計算機?

這款計算機用來模擬一個物體被拋向空中、且不考慮空氣阻力時的運動軌跡,並假設它最後落回與發射點相同的高度。只要輸入初速度、發射角度與重力加速度,計算機就會回傳三項關鍵數據:水平射程、最大高度,以及總飛行時間。

以一定角度拋出的物體的拋物線軌跡,顯示射程、最大高度和發射角
拋體運動的關鍵量:發射角、最大高度和水平射程。

使用方法

請以公尺/秒(m/s)輸入初速度,以度(0~90)輸入發射角度,並填入當地的重力加速度(地球約為 9.81 m/s²)。計算機會立即算出射程、最高點高度與飛行時間。對於固定的初速度而言,發射角度為 45° 時可達到最大射程。

公式說明

水平射程為 $$R = \frac{v^{2}\,\sin\!\left(2\theta\right)}{g}$$,最大高度為 $$H = \frac{v^{2}\,\sin^{2}\!\left(\theta\right)}{2g}$$,飛行時間為 $$T = \frac{2v\,\sin\!\left(\theta\right)}{g}$$。其中 \(v\) 為初速度、\(\theta\) 為發射角度、\(g\) 為重力加速度。這些公式是將速度分解為水平與垂直兩個分量,再套用等加速度運動學推導而來。

初速度向量分解為水平分量與鉛直分量
初速度分解為公式中使用的水平與鉛直分量。

範例計算

假設以 30 m/s 的速度、30° 的角度拋出一顆球,g = 9.81 m/s²。射程 $$= \frac{30^{2}\cdot\sin(60°)}{9.81} = \frac{900\cdot 0.866025}{9.81} \approx 79.43 \text{ 公尺}$$。高度 $$= \frac{900\cdot\sin^{2}(30°)}{2\cdot 9.81} = \frac{900\cdot 0.25}{19.62} \approx 11.47 \text{ 公尺}$$。時間 $$= \frac{2\cdot 30\cdot\sin(30°)}{9.81} = \frac{30}{9.81} \approx 3.06 \text{ 秒}$$。

常見問題

哪個角度可以打得最遠?在水平地面上,當初速度固定時,45° 可達到最大射程。

這有把空氣阻力算進去嗎?沒有。本計算機假設物體在真空中、重力固定的理想拋體運動條件下進行。

為什麼要假設發射點與落地點同高?因為這些標準公式適用於物體落回發射高度的情況;若起點與終點高度不同,就必須改用完整的飛行時間二次方程式來求解。

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