КП: Штрафной удар по воротам — различия между версиями

Материал из Department of Theoretical and Applied Mechanics
Перейти к: навигация, поиск
Строка 27: Строка 27:
 
== Решение ==
 
== Решение ==
 
<big><math>\vec{F_{р}} = \vec{F_{тяж}} + \vec{F_{сопр}} + \vec{F_{м}}  </math></big>
 
<big><math>\vec{F_{р}} = \vec{F_{тяж}} + \vec{F_{сопр}} + \vec{F_{м}}  </math></big>
 +
<math> \vec{F_{р}} </math> - Равнодействующая сил на мяч;
 +
<math> \vec{F_{тяж}} </math> - Сила тяжести, действующая на мяч;
 +
<math> \vec{F_{сопр}} </math> - Сила сопротивления воздуха;
 +
<math> \vec{F_{м}} </math> - Сила Магнуса.
 +
 +
Сила тяжести:
 +
<big><math> \vec{F_{тяж}} = m*\vec{g} </math></big>, где
 +
<math> m </math> - масса мяча;
 +
<math> g </math> - ускорение свободного падения.
 +
 +
 +
Силу сопротивления воздуха будем считать с помощью закона Стокса:
 +
 +
<big><math>\vec{F} = -6πrη\vec{v} </math></big> , где
 +
 +
<math>\vec{F}</math> - сила Стокса,
 +
 +
<math>r</math> - радиус мяча,
 +
 +
<math>η</math> - динамическая вязкость,
 +
 +
<math>\vec{v}</math> - скорость мяча.
 +
 +
 +
Силу Магнуса примем вида:
 +
 +
<big><math>\vec{F} = 8πρr^3\vec{u}\times\vec{ω} </math></big> , где
 +
 +
<math>\vec{F}</math> - сила Магнуса,
 +
 +
<math>ρ</math> - плотность воздуха,
 +
 +
<math>r</math> - радиус мяча,
 +
 +
<math>\vec{u}</math> - относительная скорость мяча,
 +
 +
<math>\vec{ω}</math> - угловая скорость мяча.
 +
 +
Применив метод Эйлера, получим формулы для нахождения скорости и координаты мяча:
 +
 +
<big><math>
 +
\begin{cases}
 +
v_x^{i+1} = v_x^i + (-6πrηv_x^i/m + 8πρr^3(u_z^iω_z - u_y^iω_z)/m)\Delta t  \\
 +
v_y^{i+1} = v_y^i + (-6πrηv_y^i/m + 8πρr^3(u_x^iω_w - u_z^iω_x)/m)\Delta t  \\
 +
v_z^{i+1} = v_z^i + (-6πrηv_z^i/m + 8πρr^3(u_y^iω_y - u_x^iω_y)/m)\Delta t  \\
 +
\end{cases}
 +
</math></big>
 +
 +
<big><math>
 +
\begin{cases}
 +
x^{i+1} = x^i + v_x^i\Delta t \\
 +
y^{i+1} = y^i + v_y^i\Delta t \\
 +
z^{i+1} = z^i + v_z^i\Delta t \\
 +
\end{cases}
 +
 +
 
[[Файл:Kursovaia.jpg|thumb|Положение мяча и стенки из игроков во время исполнения штрафного удара|450px]]
 
[[Файл:Kursovaia.jpg|thumb|Положение мяча и стенки из игроков во время исполнения штрафного удара|450px]]
  

Версия 21:48, 12 мая 2015

А.М. Кривцов > Теоретическая механика > Курсовые проекты ТМ 2015 > Штрафной удар по воротам


Курсовой проект по Теоретической механике

Исполнитель: Филимонов Александр

Группа: 09 (23604)

Семестр: весна 2015

Штрайной удар Роберто Карлоса

Аннотация проекта

Формулировка задачи

Смоделировать процесс движения футбольного мяча во время штрфного удара.

Общие сведения по теме

Роберто Карлос забил в 1997 году в ворота сборной Франции невероятный по красоте гол.

Мяч был установлен примерно в 30 м от ворот соперников, ближе к правому краю поля. После удара Карлоса мяч полетел далеко в правую сторону, облетел «стенку» в метре от нее и после этого чудесным образом мяч повернул влево и влетел в ворота - к изумлению игроков, вратаря и представителей СМИ.

Этот удар стал наглядным примером силы Магнуса, действующей на тело, движущееся с вращением при обтекании его потоком жидкости или газа.

Траектория движения мяча во время штрафного удара

Решение

[math]\vec{F_{р}} = \vec{F_{тяж}} + \vec{F_{сопр}} + \vec{F_{м}} [/math] [math] \vec{F_{р}} [/math] - Равнодействующая сил на мяч; [math] \vec{F_{тяж}} [/math] - Сила тяжести, действующая на мяч; [math] \vec{F_{сопр}} [/math] - Сила сопротивления воздуха; [math] \vec{F_{м}} [/math] - Сила Магнуса.

Сила тяжести: [math] \vec{F_{тяж}} = m*\vec{g} [/math], где [math] m [/math] - масса мяча; [math] g [/math] - ускорение свободного падения.


Силу сопротивления воздуха будем считать с помощью закона Стокса:

[math]\vec{F} = -6πrη\vec{v} [/math] , где

[math]\vec{F}[/math] - сила Стокса,

[math]r[/math] - радиус мяча,

[math]η[/math] - динамическая вязкость,

[math]\vec{v}[/math] - скорость мяча.


Силу Магнуса примем вида:

[math]\vec{F} = 8πρr^3\vec{u}\times\vec{ω} [/math] , где

[math]\vec{F}[/math] - сила Магнуса,

[math]ρ[/math] - плотность воздуха,

[math]r[/math] - радиус мяча,

[math]\vec{u}[/math] - относительная скорость мяча,

[math]\vec{ω}[/math] - угловая скорость мяча.

Применив метод Эйлера, получим формулы для нахождения скорости и координаты мяча:

[math] \begin{cases} v_x^{i+1} = v_x^i + (-6πrηv_x^i/m + 8πρr^3(u_z^iω_z - u_y^iω_z)/m)\Delta t \\ v_y^{i+1} = v_y^i + (-6πrηv_y^i/m + 8πρr^3(u_x^iω_w - u_z^iω_x)/m)\Delta t \\ v_z^{i+1} = v_z^i + (-6πrηv_z^i/m + 8πρr^3(u_y^iω_y - u_x^iω_y)/m)\Delta t \\ \end{cases} [/math]

<math> \begin{cases} x^{i+1} = x^i + v_x^i\Delta t \\ y^{i+1} = y^i + v_y^i\Delta t \\ z^{i+1} = z^i + v_z^i\Delta t \\ \end{cases}


Положение мяча и стенки из игроков во время исполнения штрафного удара

Обсуждение результатов и выводы


Скачать отчет:
Скачать презентацию:

Ссылки по теме

См. также
Источник — «http://tm.spbstu.ru/?title=КП:_Штрафной_удар_по_воротам&oldid=33495»