这个计算器能做什么
这是一款"反向求解"的抛体运动计算器。一般的计算器是已知初速度算出射程,而它正好相反:在给定发射角的前提下,告诉你想要命中某个水平射程,需要多大的初速度。同时它还会给出总飞行时间和轨迹的最大高度。该模型假设没有空气阻力,且发射点与落地点处于同一高度(即一条对称的抛物线)。
使用方法
输入发射角(单位为度,取值严格介于 0 到 90 之间)、期望的水平射程(单位为米),并可选填重力加速度(默认采用标准重力 9.80665 m/s²)。计算器会同时以 m/s 和 km/h 给出所需的初速度,并输出以秒为单位的飞行时间和以米为单位的最大高度。
计算公式
由射程公式 \( l = v^{2} \cdot \sin(2\theta)/\text{g} \),反解出初速度可得:
$$v = \sqrt{\dfrac{\text{g} \cdot l}{\sin(2\theta)}}$$,其中 \( \sin(2\theta) = 2 \cdot \sin\theta \cdot \cos\theta \)。
飞行时间等于射程除以水平方向的速度分量:$$t = \dfrac{l}{v \cdot \cos\theta}$$最大高度在飞行时间的一半处取得,为 $$h = \dfrac{\text{g}\,t^{2}}{8}$$
计算实例
设 \( \theta = 60° \),\( l = 80 \text{ m} \),\( \text{g} = 9.80665 \text{ m/s}^2 \):\( \sin(120°) = 0.866025 \),则 $$v = \sqrt{\dfrac{9.80665 \times 80}{0.866025}} = 30.0982 \text{ m/s}$$(约 108.35 km/h)。飞行时间 $$t = \dfrac{80}{30.0982 \times 0.5} = 5.3159 \text{ s}$$最大高度 $$h = \dfrac{9.80665 \times 5.3159^{2}}{8} = 34.640 \text{ m}$$
常见问题
为什么发射角必须介于 0 到 90 度之间?当角度为 0° 时,物体根本不会上升;当角度为 90° 时,物体没有水平速度。这两种情况都会导致公式中出现除以零的问题,也得不到有意义的射程。
计算中考虑空气阻力了吗?没有。这是发射点与落地点等高的理想真空模型。
最大高度是从地面算起的吗?不是,它是相对于发射高度来测量的。