Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 


Кинематика частицы и поступательного движения АТТ




Положение частиц относительно выбранной системы координат принято характеризовать радиус-вектором , зависящим от времени. Тогда положение тела частицы в пространстве в любой момент времени можно найти по формуле:

. (1)

Среди различных видов движений самым простым является равномерное движение – движение с постоянной скоростью (нулевым ускорением). Очевидно, что такое движение может быть только прямолинейным. Именно при равномерном движении перемещение вычисляется по формуле:

. (2)

Если тело движется по криволинейной траектории так, что модуль скорости остается постоянным (), то пройденный путь может быть вычислен по формуле:

. (3)

Равноускоренное движение – движение с постоянным ускорением (). Для такого движения справедливы формулы кинематики:

; (4) ; (5)

; (6) . (7)

При движении частицы по окружности с постоянной по модулю скоростью она движется с так называемым нормальным (центростремительным) ускорением

, (8)

направленным к центру окружности и перпендикулярным скорости движения.

В общем случае движения по криволинейной траектории ускорение частицы можно представить в виде суммы тангенциального (касательного) и нормального (центростремительного) ускорения:

, (9)

где – орт вектора скорости и орт нормали к траектории;

R – радиус кривизны траектории.

Движение тел всегда описывается относительно какой-либо системы отсчета (СО). При решении задач необходимо выбрать наиболее удобную СО. Для поступательно движущихся СО закон сложения скоростей в классической механике

(10)

позволяет легко переходить от одной СО к другой. В формуле (10) – скорость тела относительно одной СО; – скорость тела относительно второй СО; – скорость второй СО относительно первой.

В общем случае, рассматривая формулу определения ускорения

(11)

как дифференциальное уравнение с разделяющимися переменными, скорость частицы можно найти после интегрирования:

(12)

Аналогично, рассматривая формулу определения скорости в общем случае

(13)

как дифференциальное уравнение с разделяющимися переменными, положение частицы в пространстве можно найти после интегрирования:

(14)

Путь, пройденный частицей за промежуток времени Δ t = tt 0, можно вычислить как интеграл от модуля вектора скорости:

(15)

Радиус-вектор, как и любой другой вектор, можно выразить через проекции и орты выбранной системы координат. Формула

(16)

представляет радиус-вектор в декартовой системе координат.

Система функций

(17)

является уравнением траектории в параметрической форме. При движении в плоскости, например xOy, можно получить уравнение траектории в явном виде: , если из первых двух функций системы (17) исключить время.

 

Задачи

11. (1) С каким ускорением движется поезд, если на пути 1200 м его скорость возросла от 10 м/с до 20 м/с? Сколько времени затратил поезд на этот путь?

12.(1) Тело, брошенное вертикально вверх, вернулось на землю через 3,2 с. Найти начальную скорость тела и наибольшую высоту подъема. Сопротивлением воздуха пренебречь.

13.(2) Тело поднимают на веревке с поверхности Земли с ускорением 2,7 м/с2 вертикально вверх из состояния покоя. Через 5,8 с веревка оборвалась. Сколько времени двигалось тело до земли после того, как оборвалась веревка? Сопротивлением воздуха пренебречь.

14.(1) Баскетболист бросает мяч в кольцо со скоростью 8,5 м/с под углом 63° к горизонту. С какой скоростью мяч попал в кольцо, если долетел до него за 0,93 с? Сопротивлением воздуха пренебречь.

15.(2) Небольшой мяч брошен горизонтально со скоростью 13 м/с. Спустя некоторое время модуль скорости оказался равным 18 м/с. Найти перемещение мяча за это время. Сопротивлением воздуха пренебречь.

16.(2) При открывании двери ручка из состояния покоя движется вместе с дверью по окружности радиусом 68 см с постоянным тангенциальным ускорением, равным 0,32 м/с2. Найти зависимость полного ускорения ручки от времени.

17.(2) Грузило, движущееся на леске по окружности с постоянным тангенциальным ускорением, к концу четвертого оборота имело скорость 11 м/с, а после 4,0 с движения его нормальное ускорение стало 92 м/с2. Найти радиус этой окружности.

18.(2) Два корабля движутся относительно берега моря со скоростями 9,0 и 12,0 узлов (1 узел = 0,514 м/с), направленными соответственно под углом 30° и 60° к меридиану. Найти скорость второго корабля относительно первого.

19.(2) Реактивный снаряд движется в плоскости xOy так, что его координаты меняются с течением времени по закону: м; м. Найти в момент времени, равный 86 с, векторы скорости и ускорения и их модули. Получить уравнение траектории и построить ее. Определить также перемещение снаряда за первые 12 с движения.

20.(3) Частица движется с зависящей от времени скоростью где А = 1,2 м/с3; В = 7,1 м/с2. Найти в момент времени, равный 2,7 с модули ускорения, скорости и радиуса-вектора, а также путь и перемещение частицы за промежуток времени от t 1 = 1,4 с до t 2 = 3,8 с. В начальный момент времени частица находилась в начале координат.

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-11-05; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1622 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Даже страх смягчается привычкой. © Неизвестно
==> читать все изречения...

2548 - | 2239 -


© 2015-2025 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.008 с.