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输入计算

数学公式

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结果

最大高度
34.42
飞行时间
5.299 s
最大射程
79.48 m
vx / vy
15 / 25.98 m/s
时间 t(s) 距离 l(m) 高度 h(m) 速度(m/s)
0 0 0 30
0.1 1.5 2.549 29.155
0.2 3 5 28.318
0.3 4.5 7.353 27.492
0.4 6 9.608 26.675
0.5 7.5 11.765 25.87
0.6 9 13.823 25.077
0.7 10.5 15.784 24.299
0.8 12 17.646 23.535
0.9 13.5 19.411 22.788
1 15 21.077 22.059
1.1 16.5 22.646 21.35
1.2 18 24.116 20.664
1.3 19.5 25.488 20.002
1.4 21 26.763 19.367
1.5 22.5 27.939 18.762
1.6 24 29.017 18.19
1.7 25.5 29.997 17.654
1.8 27 30.879 17.157
1.9 28.5 31.662 16.703
2 30 32.348 16.296
2.1 31.5 32.936 15.938
2.2 33 33.426 15.634
2.3 34.5 33.817 15.386
2.4 36 34.111 15.198
2.5 37.5 34.306 15.071
2.6 39 34.404 15.008
2.7 40.5 34.403 15.008
2.8 42 34.304 15.073
2.9 43.5 34.107 15.2
3 45 33.812 15.389
3.1 46.5 33.419 15.638
3.2 48 32.928 15.943
3.3 49.5 32.339 16.301
3.4 51 31.652 16.709
3.5 52.5 30.867 17.164
3.6 54 29.984 17.661
3.7 55.5 29.002 18.198
3.8 57 27.923 18.771
3.9 58.5 26.745 19.376
4 60 25.47 20.011
4.1 61.5 24.096 20.673
4.2 63 22.625 21.36
4.3 64.5 21.055 22.069
4.4 66 19.387 22.798
4.5 67.5 17.621 23.546
4.6 69 15.757 24.309
4.7 70.5 13.795 25.088
4.8 72 11.735 25.881
4.9 73.5 9.577 26.686
5 75 7.321 27.503
5.1 76.5 4.966 28.33
5.2 78 2.514 29.167
5.3 79.5 -0.036 30.012
5.4 81 -2.685 30.865
5.5 82.5 -5.431 31.726
5.6 84 -8.276 32.593
5.7 85.5 -11.219 33.467
5.8 87 -14.259 34.346
5.9 88.5 -17.398 35.231

这个计算器能做什么

本工具用于模拟理想抛体运动:物体从地面以给定的初速度和发射角抛出,在恒定重力作用下、忽略空气阻力地飞行。它会按一系列时刻(或一系列水平距离)逐行列出运动轨迹——即各点的高度与水平距离,并给出几个关键结果:飞行时间、最大高度和最大射程。其背后是牛顿力学的普适规律,在世界各地都完全一致。

使用方法

输入初速度 \(v\) 并选择单位(m/s 或 km/h)。设定发射角 \(\theta\)(单位为度,范围 0 到 90),以及重力加速度 \(g\)(默认 9.80665 m/s²,即地球标准重力)。再选择扫描变量:选择时间时,按 \(t = \text{起始值} + n \times \text{步长}\) 生成各行;选择距离时,按 \(l = \text{起始值} + n \times \text{步长}\) 生成各行,并求出每个距离对应的时间与高度。通过调整起始值、步长和重复次数,即可控制表格的精细程度。

公式详解

发射速度可分解为水平分量 \(v_x = v\cdot\cos\theta\) 和竖直分量 \(v_y = v\cdot\sin\theta\)。水平方向做匀速运动,\(l(t) = v_x\cdot t\);竖直方向做匀减速运动,

$$h(t) = v_y\cdot t - \tfrac12 g\cdot t^2$$

消去时间 \(t\) 后,可得到抛物线方程

$$h(l) = l\cdot\tan\theta - \frac{g\cdot l^2}{2v^2\cos^2\theta}$$

物体经过 \(T = 2v\cdot\sin\theta/g\) 后落回发射高度,在 \(H = v^2\sin^2\theta/(2g)\) 处达到最高点,并落在距发射点 \(R = v^2\sin(2\theta)/g\) 处。

发射时速度矢量分解为水平和竖直两个分量
发射速度 \(v\) 分解为水平分量(\(v\cos\theta\))和竖直分量(\(v\sin\theta\))。
标注了发射角、速度分量、最大高度和射程的抛物线轨迹
抛体运动轨迹,标示发射角 \(\theta\)、初速度 \(v\)、最大高度和总射程。

实例演算

设 \(v = 30\ \text{m/s}\)、\(\theta = 60^\circ\)、\(g = 9.80665\ \text{m/s}^2\):此时 \(v_x = 15\ \text{m/s}\),\(v_y = 25.98\ \text{m/s}\)。在 \(t = 0.1\ \text{s}\) 时,物体位于 \(l = 1.5\ \text{m}\)、\(h = 2.549\ \text{m}\) 处。飞行时间为 \(T = 2\times 25.98/9.80665 = 5.299\ \text{s}\),最大高度为 \(H = 25.98^2/(2\times 9.80665) = 34.41\ \text{m}\),最大射程为 \(R = 900\times\sin(120^\circ)/9.80665 = 79.48\ \text{m}\)。

常见问题

计算时是否考虑空气阻力? 不考虑。本工具假设物体在真空中(无阻力)飞行,因此现实中的实际射程通常会更短。

当 \(\theta = 90^\circ\) 时会怎样? 物体会竖直向上飞:\(v_x = 0\),所以水平距离始终为 0。在距离扫描模式下,它永远无法到达任何非零距离,因此各处的高度都显示为 0。

为什么有些高度会变成负值? 因为在飞行时间之后,物体已经下落到发射高度以下;表格会在它继续下降的过程中,照常列出这些数值。

最后更新: