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輸入計算

數學公式

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  1. Time of Flight

    Time of Flight: 由發射角與射程計算拋體運動

    t = l / (v_0 cos theta), where v_0 is the launch speed found above.

  2. Peak Height

    Peak Height: 由發射角與射程計算拋體運動

    Maximum height reached; t is the time of flight and g the gravity.

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結果

所需初速度 v
30.0982
m/s
初速度 v 108.3534 km/h
飛行時間 t 5.3159 s
最大高度 h 34.641 m

這個計算器的功能

這款拋體運動計算器採用「逆向求解」的思路——它不是從已知速度算出射程,而是反過來告訴你:在指定的發射角下,要打中目標水平射程所需的初速度是多少。除此之外,它還會回傳整段軌跡的飛行時間,以及拋物線的最大高度。本模型假設沒有空氣阻力,且發射點與落地點位於同一高度(為對稱拋物線)。

顯示發射角、射程和最高點的拋物線軌跡
以角度θ發射的物體描繪出一條由射程l和最高點決定的拋物線。

使用方式

輸入發射角(單位為度,須嚴格介於 0 至 90 之間)、目標水平射程(公尺),並可選擇性地填入重力加速度(預設為標準重力 9.80665 m/s²)。計算器會回傳所需的初速度(同時以 m/s 與 km/h 表示)、以秒為單位的飛行時間,以及以公尺表示的最大高度。

計算公式

由射程公式 \(l = v^2 \cdot \sin(2\theta)/\text{g}\) 反解初速度,可得:

$$v_0 = \sqrt{\dfrac{\text{g} \cdot \text{Range }l}{\sin\!\left(2\,\theta\right)}}$$,其中 \(\sin(2\theta) = 2 \cdot \sin\theta \cdot \cos\theta\)。

飛行時間等於射程除以水平速度分量:$$t = \dfrac{\text{Range }l}{v_0 \cos\!\left(\theta\right)}$$最大高度於飛行時間的一半處達到,為 $$h = \dfrac{\text{g}\,t^{2}}{8}$$

在發射角處分解為水平和垂直分量的速度
發射速度分解為水平分量(v·cosθ)和垂直分量(v·sinθ)。

範例演算

設 \(\theta = 60°\)、\(l = 80\ \text{m}\)、\(\text{g} = 9.80665\ \text{m/s}^2\):\(\sin(120°) = 0.866025\),因此 $$v_0 = \sqrt{9.80665 \times 80 / 0.866025} = 30.0982\ \text{m/s}\ (108.35\ \text{km/h})$$飛行時間 $$t = 80 / (30.0982 \times 0.5) = 5.3159\ \text{s}$$最大高度 $$h = 9.80665 \times 5.3159^2 / 8 = 34.640\ \text{m}$$

常見問題

為什麼發射角必須介於 0 到 90 度之間?在 0° 時拋體完全不會上升,在 90° 時則沒有水平速度,兩者都會造成除以零的情況,無法得到有意義的射程。

這個計算有考慮空氣阻力嗎?沒有。本模型為理想化的真空情境,且假設發射點與落地點等高。

最大高度是從地面算起的嗎?不是,它是相對於發射高度來衡量的。

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