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输入计算

数学公式

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结果

最大高度
10.19
竖直速度分量(v·sinθ) 14.142 m/s
到达最高点的时间 1.442 s

这个计算器能做什么

抛体最大高度计算器可以根据物体的初速度和发射角度,算出它被抛入空中后所能达到的最高竖直位置。它适用于恒定重力作用下的任何无动力抛体运动——无论是投出的篮球、踢出的足球、喷射的水柱,还是发射的弹丸——计算中忽略空气阻力。

抛射物轨迹弧线,显示发射角、初速度和最大高度
抛射物沿抛物线轨迹运动,在最高点达到最大高度 \(H\)。

使用方法

输入以米每秒(m/s)为单位的初速度、以度为单位的发射角(从水平方向起算),以及重力加速度(地球上默认取 9.81 m/s²;月球可填 1.62,火星可填 3.71)。计算器会返回最大高度、发射速度的竖直分量,以及到达最高点所需的时间。

公式解析

最高点高度由 $$H = \frac{\left(\text{Velocity} \cdot \sin\text{Angle}\right)^{2}}{2\,\text{g}}$$ 给出。只有速度的竖直分量 \(v\cdot\sin\theta\) 对高度有贡献。在最高点处竖直速度为零,因此利用运动学关系 \(v_y^2 = (v\cdot\sin\theta)^2 - 2gH\) 并令末速度为零,即可直接求出 \(H\)。发射角为 90°(竖直向上)时高度最大,发射角为 0°(纯水平)时高度为零。

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发射时速度矢量分解为水平分量和竖直分量
只有竖直分量 \(v\cdot\sin\theta\) 决定最大高度。

实例演算

在地球上(\(g = 9.81\))以 20 m/s、45° 抛出一个球。竖直分量为 \(20 \times \sin(45°) = 14.142\) m/s。最大高度为 $$H = \frac{(14.142)^2}{2 \times 9.81} = \frac{200}{19.62} \approx 10.19 \text{ 米}$$ 大约在 1.44 秒后达到。

常见问题

计算中考虑空气阻力吗? 不考虑。本计算器假设真空中的理想抛体运动,对于密度大、速度慢的物体是很好的近似,但对于轻质高速物体则会高估高度。

哪个角度能达到最高? 90° 发射(竖直向上)可使高度最大,而 45° 发射则使水平射程最大。

可以用英尺或英里每小时(mph)吗? 公式本身与单位无关,但速度和重力加速度必须使用一致的单位。采用 m/s 和 m/s² 时,结果以米为单位。

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