Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

Видео:К1 Определение скорости и ускорения точки по заданным уравнениям ее движенияСкачать

К1 Определение скорости и ускорения точки по заданным уравнениям ее движения

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

Глава 7. Кинематика точки.

7.4. Переменное ускорение точки в прямоугольной системе координат.

7.4.1. Ускорение точки а = 0,5 ti + 0,2t 2 j. Определить модуль ускоре­ния в момент времени t = 2 с. (Ответ 1,28)

7.4.2. Дан график ускорения а = f(t) прямоли­нейно движущейся точки. Определить ско­рость точки в момент времени t = 2 с, если при tо=0 скорость vo = 0. (Ответ 2)

7.4.3. Дан график ускорения с = f(t) прямоли­нейно движущейся точки. Определить ско­рость точки в момент времени t = 20 с, если при tо = 0 скорость v0 = 0. (Ответ 100)

7.4.4. Определить ускорение точки Н в момент времени, когда угол φ = 60°, если длина ОА = АВ = 20 см, а закон изменения угла φ = 3t. (Ответ -1,8)

7.4.5. Определить ускорение точки В в момент времени t = 5 с, если длина кривошипа ОА = 15 см, а закон изменения угла φ = 4t. (Ответ -2,19)

7.4.6. Скорость точки v = 0,9 ti + t 2 j. Определить модуль ускорения точ­ки в момент времени t = 1,5 с. (Ответ 3,13)

7.4.7. Положение кривошипа ОА определяется углом φ = 2t. Определить проекцию ускоре­ния ах точки А в момент времени t = 1с, если длина ОА = 1 м. (Ответ 1,66)

7.4.8. Даны проекции скорости на координатные оси vx = 3 t, vy = 2t 2 , vz = t 3 . Определить модуль ускорения в момент времени t = 1 с. (Ответ 5,83)

7.4.9. Движение точки задано уравнениями dx/dt = 0,3t 2 и у = 0,2 t 3 Определить ускорение в момент времени t = 7 с. (Ответ 9,39)

7.4.10. Положение линейки АВ определяется уг­лом φ = 0,2 t. Определить в см/с 2 проекцию ускорения точки М на ось Оу в момент време­ни t = 3с, если расстояние AM = 50 см.
(Ответ -1,13)

7.4.11. Даны уравнения движения точки: х = 0,3 t 3 , у = 2t 2 , где х и у — в см. Определить, в какой момент времени t ускорение точки равно 7 см,/с 2 . (Ответ 3,19)

7.4.12. Положение точки на плоскости определяется ее радиусом-векто­ром r = 0,3t 2 i + 0,1t 3 j. Определить модуль ускорения точки в мо­мент времени t = 2 с. (Ответ 1,34)

7.4.13. Даны уравнения движения точки х = cos πt, у = sin πt. Опреде­лить модуль ускорения в момент времени t = 1с. (Ответ 9,87)

7.4.14. Дано ускорение точки а = 2ti + t 2 j. Определить угол в граду­сах между вектором а и осью Ох в момент времени t = 1с. (Ответ 26,6)

7.4.15. Дано уравнение траектории точки х = 0,1 у 2 . Закон движения точки в направлении оси Оу выражается уравнением у = t 2 . Опреде­лить компоненту ускорения ах в момент времени t = 2 с. (Ответ 4.8)

7.4.16. Даны уравнения движения точки: х = 0,01t 3 , у = 200 — 10t Определить ускорение в момент времени, когда точка пересекает ось Ох. (Ответ 1,2)

7.4.17. Даны уравнения движения точки: х = 8 — t 2 , у = t 2 — cos t. Определить проекцию ускорения ау в момент времени, когда коор­дината х = 0. (Ответ 1,05)

7.4.18. Ускорение прямолинейного движения точки а = t. Определить скорость точки в момент времени t = 3 с, если при t0 = 0 скорость v0 = 2 м/с. (Ответ 6,5)

7.4.19. Точка движется прямолинейно с ускорением а = 0,2 t. Опреде­лить момент времени t, когда скорость точки будет равна 2 м/с, если при t0 = 0 скорость v0 = 0. (Ответ 4,47)

7.4.20. Точка движется по прямой Ох с ускорением ах = 0,7t. Опреде­лить координату х точки в момент времени t = 5 с, если при t0 = 0 скорость v0 = 0 и координата х0 = 0. (Ответ 14,6)

Видео:ЕГЭ по математике. Профильный уровень. Задание 7. Закон движения. ПроизводнаяСкачать

ЕГЭ по математике. Профильный уровень. Задание 7. Закон движения. Производная

Примеры решения задач. Движение точки задано уравнениями (х, у — в метрах, t — в секундах).

Задача 2.1.

Движение точки задано уравнениями (х, у — в метрах, t — в секундах).

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

Определить траекторию, скорость и ускорение точки.

Решение.

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями
Рис. 2.9. К задаче 2.1

Для определения траектории исключаем из уравнений движения время t. Умножая обе части первого уравнения на 3, а обе части второго — на 4 и почленно вычитая из первого равенства второе, получим: Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямиили Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

Следовательно, траектория — прямая линия, наклоненная к оси Ох под углом α, где Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями(рис. 2.9).

Определяем скорость точки. По формулам (2.1) получаем:

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями;

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

Теперь находим ускорение точки. Формулы (2.1) дают:

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

Направлены векторы Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямии Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямивдоль траектории, т. е. вдоль прямой АВ. Проекции ускорения на координатные оси все время отрицательны, следовательно, ускорение имеет постоянное направление от В к А. Проекции скорости при 0 1 с) обе проекции скорости отрицательны и, следовательно, скорость направлена от В к А, т. е. так же, как и ускорение.

Заметим, наконец, что при Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямии Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями; при Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями(точка В); при Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями; при Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямизначения Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямии Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямирастут по модулю, оставаясь отрицательными.

Итак, заданные в условиях задачи уравнения движения рассказывают нам всю историю движения точки. Движение начинается из точки О с начальной скоростью Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямии происходит вдоль прямой АВ, наклоненной к оси Ох под углом α, для которого Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями. На участке OB точка движется замедленно (модуль ее скорости убывает) и через одну секунду приходит в положение В (4, 3), где скорость ее обращается в нуль. Отсюда начинается ускоренное движение в обратную сторону. В момент Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямиточка вновь оказывается в начале координат и дальше продолжает свое движение вдоль ОА, Ускорение точки все время равно 10 м/с 2 .

Задача 2.2.

Движение точки задано уравнениями:

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

где Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями, ω и u — постоянные величины. Определить траекторию, скорость и ускорение точки.

Решение.

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями
Рис. 2.10. К задаче 2.2

Возводя первые два уравнения почленно в квадрат и складывая, получаем

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

Следовательно, траектория лежит на круглом цилиндре радиуса R, ось которого направлена вдоль оси Oz (рис. 2.10). Определяя из последнего уравнения t и подставляя в первое, находим

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

Таким образом, траекторией точки будет линия пересечения синусоидальной поверхности, образующие которой параллельны оси Оу (синусоидальный гофр) с цилиндрической поверхностью радиуса R. Эта кривая называется винтовой линией. Из уравнений движения видно, что один виток винтовой линий точка проходит за время Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями, определяемое из равенства Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями. При этом вдоль оси z точка за это время перемещается на величину Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями, называемую шагом винтовой линии.

Найдем скорость и ускорение точки. Дифференцируя уравнения движения по времени, получаем:

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

Стоящие под знаком радикала величины постоянны. Следовательно, движение происходит с постоянной по модулю скоростью, направленной по касательной к траектории. Теперь по формулам (2.1) вычисляем проекции ускорения;

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

Итак, движение происходит с постоянным по модулю ускорением, Для определения направления ускорения имеем формулы:

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями,

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями,

где α и β —углы, образуемые с осями Ох и Оу радиусом R, проведенным от оси цилиндра к движущейся точке. Так как косинусы углов α1 и β1 отличаются от косинусов α и β только знаками, то отсюда заключаем, что ускорение точки все время направлено по радиусу цилиндра к его оси.

Заметим, что хотя в данном случае движение и происходит со скоростью, постоянной по модулю, ускорение точки не равно нулю, так как направление скорости изменяется.

Задача 2.3.

На шестерню 1 радиуса r1 действует пара сил с моментом m1 (рис. 46, а). Определить момент m2 пары, которую надо приложить к шестерне 2 радиуса r2, чтобы сохранить равновесие.

Решение.

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями
Рис. 2.11. К задаче 2.3

Рассмотрим сначала условия равновесия шестерни 1. На нее действует пара с моментом m1, которая может быть уравновешена только действием другой пары, в данном случае пары Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями. Здесь Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями— перпендикулярная радиусу составляющая силы давления на зуб со стороны шестерни 2, a Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями— тоже перпендикулярная радиусу составляющая реакции оси А (сила давления на зуб и реакция оси А имеют еще составляющие вдоль радиуса, которые взаимно уравновешиваются и в условие равновесия не войдут). При этом, согласно условию равновесия (17), Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямии Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

Теперь рассмотрим условия равновесия шестерни 2 (рис. 46, б). По закону равенства действия и противодействия на нее со стороны шестерни 1 будет действовать сила Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями, которая с перпендикулярной радиусу составляющей реакции оси В образует пару Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями, Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямис моментом, равным -Q2r2. Эта пара и должна уравновеситься приложенной к шестерне 2 парой с моментом m2; следовательно, по условию равновесия, Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями. Отсюда, так как Q2=Q1 находим m2=m1/r2r1.

Естественно, что пары с моментами m1 и m2 не удовлетворяют условию равновесия , так как они приложены к разным телам.

Полученная в процессе решения задачи величина Q1 (или Q2) называется окружным усилием, действующим на шестерню. Как видим, окружное усилие равно моменту вращающей пары, деленному на радиус шестерни: Q1=m1/r1 =m2/r2.

Задача 2.4.

Человек ростом h удаляется от фонаря, висящего на высоте H, двигаясь прямолинейно со скоростью Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями. С какой скоростью движется конец тени человека?

Решение.

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями
Рис. 2.12. К задаче 2.4

Для решения задачи найдем сначала закон, по которому движется конец тени. Выбираем начало отсчета в точке О, находящейся на одной вертикали с фонарем, и направляем вдоль прямой, по которой движется конец тени, координатную ось Ох (рис. 2.12). Изображаем человека в произвольном положении на расстоянии x1 от точки О. Тогда конец его тени будет находиться от начала О на расстоянии х2.

Из подобия треугольников ОАМ и DAB находим:

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

Это уравнение выражает закон движения конца тени М, если закон движения человека, т.е. Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями, известен.

Взяв производную по времени от обеих частей равенства и замечая, что по формуле (2.1) Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями, где Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями— искомая скорость, получим

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

Если человек движется с постоянной скоростью ( Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями), то скорость конца тени М будет тоже постоянна, но в Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямираз больше, чем скорость человека.

Обращаем внимание на то, что при составлении уравнений движения надо изображать движущееся тело или механизм в произвольном положении. Только тогда мы поучим уравнения, определяющие положение движущейся точки (или тела) в любой момент времени.

Задача 2.5.

Определить траекторию, скорость и ускорение середины М шатуна кривошипно-ползунного механизма (рис. 2.13), если OA=AB=2b, а угол Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямипри вращении кривошипа растет пропорционально времени: Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями
Рис. 2.13. К задаче 2.5.

Начинаем с определения уравнений движения точки М. Проводя оси и обозначая координаты точки М в произвольном положении через х и у находим

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

Заменяя Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямиего значением, получаем уравнения движения точки М:

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

Для определения траектории точки М представим уравнения движения в виде

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

Возводя эти равенства почленно в квадрат и складывая, получим

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

Итак, траектория точки М — эллипс с полуосями 3b и b.

Теперь по формуле (2.1) находим скорость точки М:

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

Скорость оказывается величиной переменной, меняющейся с течением времени в пределах от Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямидо Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

Далее по формулам (2.1) определяем проекции ускорения точки М;

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями;

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями,

где Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями— длина радиуса-вектора, проведанного из центра О до точки М. Следовательно, модуль ускорения точки меняется пропорционально ее расстояние от центра эллипса.

Определелим направление ускорения Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

Отсюда находим, что ускорение точки М все время направлено вдоль МО к центру эллипса.

Задача 2.6.

Вал, делающий n=90 об/мин, после выключения двигателя начинает вращаться равнозамедленно и останавливается через t1=40 с. Определить, сколько оборотов сделал вал за это время.

Решение.

Так как вал вращается равнозамедленно, то для него, считая Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями, будет

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями. (2.2)

Начальной угловой скоростью при замедленном вращении является та, которую вал имел до выключения двигателя. Следовательно,

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

В момент остановки при t=t1 угловая скорость вала ω1=0. Подставляя эти значения во второе из уравнений (2.2), получаем:

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямии Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

Если обозначить число сделанных валом за время t1 оборотов через N (не смешивать с n; n — угловая скорость), то угол поворота за то же время будет равен Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями. Подставляя найденные значения ε и Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямив первое из уравнений (а), получим

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями,

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

Задача 2.7.

Маховик радиусом R=0,6 м вращается равномерно, делая n=90 об/мин. Определить скорость и ускорение точки, лежащей на ободе маховика.

Решение.

Скорость точки обода Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями, где угловая скорость Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямидолжна быть выражена в радианах в секунду. Тогда Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямии Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

Далее, так как Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями, то ε=0, и, следовательно,

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

Ускорение точки направлено в данном случае к оси вращения.

Задача 2.8.

Найти скорость точки М обода колеса, катящегося по прямолинейному рельсу без скольжения (рис. 2.14), если скорость центра С колеса равна Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями, а угол DKM=α.

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями
Рис. 2.14. К задаче 2.8.

Решение

Приняв точку С, скорость которой известна, за полюс, найдем, что Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями, где Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямипо модулю Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями( Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями— радиус колеса). Значение угловой скорости со найдем из условия того, что точка Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямиколеса не скользит по рельсу и, следовательно, в данный момент времени Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями. С другой стороны, так же как и для точки М, Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямигде Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями. Так как для точки К скорости Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямии Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравненияминаправлены вдоль одной прямой, то при Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями, откуда Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями. В результате находим, что Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

Параллелограмм, построенный на векторах Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямии Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями, будет при этом ромбом. Угол между Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямии Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямиравен β, так как стороны, образующие этот угол и угол β, взаимно перпендикулярны. В свою очередь угол β=2α, как центральный угол, опирающийся на ту же дугу, что и вписанный угол α. Тогда по свойствам ромба углы между Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямии Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямии между Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямии Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямитоже равны α. Окончательно, так как диагонали ромба взаимно перпендикулярны, получим

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямии Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

Задача 2.9.

Определить скорость точки М обода катящегося колеса, рассмотренного в предыдущей задаче, с помощью мгновенного центра скоростей.

Решение.

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями
Рис. 2.15. К задаче 2.9.

Точка касания колеса Р (рис. 2.15) является мгновенным центром скоростей, поскольку Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями. Следовательно, Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями. Так как прямой угол PMD опирается на диаметр, то направление вектора скорости Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямилюбой точки обода проходит через точку D. Составляя пропорцию Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямии замечая,

что Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями, a Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями, находим Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

Чем точка М дальше от Р, тем ее скорость больше; наибольшую скорость Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямиимеет верхний конец D вертикального диаметра. Угловая скорость колеса имеет значение

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

Аналогичная картина распределения скоростей имеет место при качении колеса или шестерни по любой цилиндрической поверхности.

Задача 2.10.

Центр О колеса, катящегося по прямолинейному рельсу (рис. 2.16), имеет в данный момент времени скорость Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямии ускорение Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями. Радиус колеса R=0,2 м. Определить ускорение точки В — конца перпендикулярного ОР диаметра АВ и ускорение точки Р, совпадающей с мгновенным центром скоростей.

Решение.

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями
Рис. 2.16. К задаче 2.10.

1) Так как Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямии Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямиизвестны, принимаем точку О за полюс.

2) Определение ω. Точка касания Р является мгновенным центром скоростей; следовательно, угловая скорость колеса

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

3) Определение ε. Так как величина PO=R остается постоянной при любом положении колеса, то Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

Знаки ω и ε совпадают, следовательно, вращение колеса ускоренное.

а) не следует думать, что если по условиям задачи Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями, то Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями. Значение Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямив задаче указано для данного момента времени; с течением же времени Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямиизменяется, так как Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями;

б) в данном случае Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями, так как движение точки O является прямолинейным. В общем случае Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

4) Определение Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямии Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями. Так как за полюс взята точка O, то ускорение точки B определяется по фомуле:

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

Учитывая, что в нашем случае BO=R, находим:

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

Показав на чертеже точку B отдельно, изображаем (без соблюдения масштаба) векторы, из которых слагается ускорение Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями, а именно: вектор Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями(переносим из точки O), вектор Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями(в сторону вращения, так как оно ускоренное) и вектор Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями(всегда от B к полюсу O).

5) Вычисление Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями. Проведя оси X и Y, находим, что

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями,

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

Аналогичным путем легко найти и ускорение точки P: Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямии направлено вдоль PO. Таким образом, ускорение точки P, скорость которой в данный момент времени равна нулю, нулю не равно.

Задача 2.11.

Колесо катится по прямолинейному рельсу так, что скорость Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямиего центра С постоянна. Определить ускорение точки М обода колеса (рис. 2.17).

Решение.

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями
Рис. 2.17. К задаче 2.11.

Так как по условиям задачи Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями, то Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямии точка С является мгновенным центром ускорений. Мгновенный центр скоростей находится в точке Р. Следовательно, для колеса

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

В результате ускорение точки М

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

Таким образом, ускорение любой точки М обода (в том числе и точки Р) равно Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямии направлено к центру С колеса, так как угол Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями. Заметим, что это ускорение для точки М не будет нормальным ускорением. В самом деле, скорость точки М направлена перпендикулярно РМ . Следовательно, касательная Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямик траектории точки М направлена вдоль линии MD, а главная нормаль Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями— вдоль МР. Поэтому

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями.

Зажача 2.12.

Плоский механизм состоит из стержней 1, 2, 3, 4 и ползуна С, соединенных друг с другом и с неподвижными опорами О1 и О2 шарнирами (рис.2.17 а). Точка D находится в середине стержня АВ. Длины стержней равны соответственно L1=0,4 м, L2 =1,2 м, L3=1,4 м, L4=0,6 м.

Дано: Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями= 6 с -1 , Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямивеличина постоянная. Заданную угловую скорость считать направленной против часовой стрелки.

Найти: скорости точек В и C; угловую скорость Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями; ускорение точки В; угловое ускорение Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

а) Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями
б) Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями
Рис.2.17. К задаче 2.12.

Решение (рис.2.12б)

1. Определим скорость точки А. Стержень OAвращается вокруг точко O1, поэтому скорость точки А определяется по формуле Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями= 1,6 м/с и направлена перпендикулярно отрезку O1А. Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями= 1,6 м/с

2. Определим угловую скорость стержня АВ. Точка В вращается вокруг центра О2, поэтому ее скорость перпендикулярна отрезку O2B. Для нахождения мгновенного центра скоростей отрезка АВ в точках А и В восстановим перпендикуляры к векторам Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямии Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями. Точка пересечения этих перпендикуляров Р2 является мгновенным центром скоростей второго стержня. Угловая скорость вычисляется по формуле Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями. Расстояние Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямиопределяется из равнобедренного треугольника Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями, то есть Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямим. Поэтому Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями2,3 с -1 .

3. Определим скорость точки В по формуле Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями= 1,6 м/с

по формуле Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями= 0,8 м/с

4. Определим скорость точки С. Так как точка С движется прямолинейно, то ее скорость направлена вдоль движения ползуна. Для нахождения мгновенного центра скоростей отрезка CD в точках C и D восстановим перпендикуляры к векторам Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямии Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями. Точка пересечения этих перпендикуляров Р3 является мгновенным центром скоростей третьего стержня. Угловая скорость вычисляется по формуле Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями, а скорость точки С Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями. Так как треугольник Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямиравносторонний, то Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями= 0,8 м/с

5. Определим угловую скорость отрезка О2В. Известно, что центром скоростей этого стержня является точка О2В , а также скорость точки B. Поэтому угловая скорость четвертого стержня вычисляется по формуле Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямии Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями2,7 с -1 .

6. Определим ускорение точки А. Так как первый стержень вращается равномерно, то точка А имеет относительно О1 только нормальное ускорение, которое вычисляется по формуле Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями= 6,4 м/с 2 .

7. Определим ускорение точки В, которая принадлежит двум стержням — АВ и О2В. Поэтому ускорение точки В определяется с помощью двух формул

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямии Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями, где

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями— ускорение точки А;

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями— нормальное ускорение точки В относительно А;

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями— тангенциальное ускорение точки В относительно А;

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями— нормальное ускорение точки В относительно О2;

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями— тангенциальное ускорение точки В относительно О2.

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями= 6,4 м/с 2 ; Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями= 4,3 м/с 2 .

Можно составить уравнение

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями, которое в проекциях на оси координат имеет вид

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

Решив полученную систему двух уравнений с двумя неизвестными, получим:

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями= 13,2 м/с 2 , аВХ = 4,1 м/с 2 , аВY =9,1 м/с 2 , аВ =10 м/с 2 .

8. Определим угловое ускорение стержня АВ, используя формулу Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями= 13,2 с -2 .

Задача 2.13.

Круглая пластина радиуса R=60 см вращается вокруг неподвижной оси по закону Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями(рис.2.18 а). Положительное направление угла Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямипоказано на рисунке дуговой стрелкой. Ось вращения ОО1 лежит в плоскости пластины (пластина вращается в пространстве). По окружности радиуса R движется точка М. Закон ее движения по дуге окружности s= Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямиАМ= Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями. На рисунке точка М показана в положении, когда s положительно, при s отрицательном точка М находится по другую сторону от точки А; L=R.

Найти абсолютную скорость и абсолютное ускорение точки М в момент времени t=1 с.

а) Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями
б) Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями
Рис.2.18. К задаче 2.13.

Решение (рис.2.13 б)

В качестве подвижной системы координат xyz примем точку С. Эта система совершает вращательное движение с угловой скоростью Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями= 5 с -1 . Угловое ускорение Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями= -10 с -2 . Направления векторов Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямии Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямиопледеляются по правилу буравчика и изображены на рис. Причем, вектор Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравненияминаправлен в противоположную сторону, так как его значение его проекции на ось OХ неподвижной системы координат XYZ отрицательно. Вычислим скорость и ускорение центра подвижной системы координат С, которая движется по окружности. Скорость вычисляется по формуле Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями, равна 600 см/с и первендикулярна плоскости рисунка. Ускорение точки С состоит из двух компонент — нормальное Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями= 3000 см/с 2 и тангенциальное Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями= 1200 см/с 2 ускорения.

Вычислим путь, относительную скорость и ускорение точки M. Ее положение определяется величиной дуги S, в данный момент времени S = Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями, поэтому она располагается слева от точки А. Относительная скорость Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями. В данный момент времени она равна 63 см/с и направлена по касательной к окружности. Относительное ускорение является суммой двух составляющих — тангенциальное Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями= 377 см/с -2 и нормальное Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями= 66 см/с -2 .

Абсолютная скорость точки M определяется по формуле

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

Где — Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямипереносная скорость вращательного движения, модуль которой Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями= 150 см / с, ее направление определяется по правилу Жуковского. В разложении на оси координат

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямиОпределить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

По теореме Пифагора Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями= 750 м /с.

Абсолютное ускорение точки M определяется по формуле

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

Где Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениямии Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями— соответственно нормальное и тангенциальное переносные ускорения вращательного движения, Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями— кориолисово ускорение.

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями= 750 м / с -2 ; Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями=300 м / с -2 ; Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями= 546 м / с -2

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями;

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями;

Видео:Траектория и уравнения движения точки. Задача 1Скачать

Траектория и уравнения движения точки. Задача 1

iSopromat.ru

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

Пример решения задачи по определению траектории равноускоренного движения точки, заданного уравнениями, скорости и ускорения в некоторые моменты времени, координаты начального положения точки, а также путь, пройденный точкой за время t.

Видео:Физика - перемещение, скорость и ускорение. Графики движения.Скачать

Физика - перемещение, скорость и ускорение. Графики движения.

Задача

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

где x и y – в см, а t – в с. Определить траекторию движения точки, скорость и ускорение в моменты времени t0=0 с, t1=1 с и t2=5 с, а также путь, пройденный точкой за 5 с.

Видео:РАВНОУСКОРЕННОЕ ДВИЖЕНИЕ физика 9 ПерышкинСкачать

РАВНОУСКОРЕННОЕ ДВИЖЕНИЕ физика 9 Перышкин

Решение

Расчет траектории

Определяем траекторию точки. Умножаем первое заданное уравнение на 3, второе – на (-4), а затем складываем их левые и правые части:

Получилось уравнение первой степени – уравнение прямой линии, значит движение точки – прямолинейное (рисунок 1.5).

Для того, чтобы определить координаты начального положения точки A0, подставим в заданные уравнения значения t0=0; из первого уравнения получим x0=2 см, из второго y0=1 см. При любом другом значении t координаты x и y движущейся точки только возрастают, поэтому траекторией точки служит полупрямая 3x-4y=2 с началом в точке A0 (2; 1).

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

Расчет скорости

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

Расчет ускорения

Определяем ускорение точки. Его проекции на оси координат:

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

Проекции ускорения не зависят от времени движения,

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

т.е. движение точки равноускоренное, векторы скорости и ускорения совпадают с траекторией точки и направлены вдоль нее.

С другой стороны, поскольку движение точки прямолинейное, то модуль ускорения можно определить путем непосредственного дифференцирования уравнения скорости:

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

Определение пути

Определяем путь, пройденный точкой за первые 5с движения. Выразим путь как функцию времени:

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

Проинтегрируем последнее выражение:

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

Если t=t0=0, то C=s0; в данном случае s0=0, поэтому s=2,5t 2 . Находим, что за 5с точка проходит расстояние

Уважаемые студенты!
На нашем сайте можно получить помощь по техническим и другим предметам:
✔ Решение задач и контрольных
✔ Выполнение учебных работ
✔ Помощь на экзаменах

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

Видео:Кинематика точки. Три способа задания движения. Скорость, ускорениеСкачать

Кинематика точки. Три способа задания движения. Скорость, ускорение

Решение задач, контрольных и РГР

По желанию можете добавить файл или фото задания

Стоимость мы сообщим в течение 5 минут
на указанный вами адрес электронной почты.

Если стоимость устроит вы сможете оформить заказ.

НАБОР СТУДЕНТА ДЛЯ УЧЁБЫ

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

— Рамки A4 для учебных работ
— Миллиметровки разного цвета
— Шрифты чертежные ГОСТ
— Листы в клетку и в линейку

Видео:УСКОРЕНИЕ - Что такое равноускоренное движение? Как найти ускорение // Урок Физики 9 классСкачать

УСКОРЕНИЕ - Что такое равноускоренное движение? Как найти ускорение // Урок Физики 9 класс

Определить модуль ускорения м с2 точки в момент времени c если ее движение задано уравнениями

Яблонский задание К.1. Определение скорости и ускорения точки по заданным уравнениям ее движения.
По заданным уравнениям движения точки M установить вид ее траектории и для момента времени t=t1 (с) найти положение точки на траектории, ее скорость, полное, касательное и нормальное ускорения, а также радиус кривизны траектории. Необходимые для решения данные приведены в таблице 20.
Дополнение к заданию К.1. Данное задание может быть использовано для определения скорости и ускорения точки при ее движении по пространственной траектории. Для этого к двум уравнениям движения (см. табл. 20) добавляется третье уравнение (табл. 22).
Общий порядок выполнения задания в этом случае такой же, как и в приведенном примере.

🎬 Видео

Кинематика точки Задание К1Скачать

Кинематика точки  Задание К1

Рассмотрение темы: "Тангенциальное, нормальное и полное ускорение"Скачать

Рассмотрение темы: "Тангенциальное, нормальное и полное ускорение"

Решение графических задач на равномерное движениеСкачать

Решение графических задач на равномерное движение

Уравнение движения тела дано в виде x=2−3t. ВычислиСкачать

Уравнение движения тела дано в виде x=2−3t. Вычисли

Задача из ЕГЭ по физике │Анализ графика #1Скачать

Задача из ЕГЭ по физике │Анализ графика #1

УСКОРЕНИЕ 9 класс физика Перышкин движение с ускорениемСкачать

УСКОРЕНИЕ 9 класс физика Перышкин движение с ускорением

7.2. Скорость точки в прямоугольной системе координатСкачать

7.2. Скорость точки в прямоугольной системе координат

Прямолинейное равноускоренное движение. Ускорение | Физика 9 класс #5 | ИнфоурокСкачать

Прямолинейное равноускоренное движение. Ускорение | Физика 9 класс #5 | Инфоурок

Урок 18 (осн). Координаты тела. График движения. График скоростиСкачать

Урок 18 (осн). Координаты тела. График движения. График скорости

Кинематика точкиСкачать

Кинематика точки

Урок 7. Механическое движение. Основные определения кинематики.Скачать

Урок 7. Механическое движение. Основные определения кинематики.

Задачи на движение. Учимся решать задачи на движение. Способы решения задач на движение.Скачать

Задачи на движение. Учимся решать задачи на движение. Способы решения задач на движение.

Теоретическая механика. Задание К1 (часть 1) из сборника ЯблонскогоСкачать

Теоретическая механика. Задание К1 (часть 1) из сборника Яблонского
Поделиться или сохранить к себе: