В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

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:Траектория и уравнения движения точки. Задача 1Скачать

Траектория и уравнения движения точки. Задача 1

iSopromat.ru

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

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

К1 Определение скорости и ускорения точки по заданным уравнениям ее движения

Задача

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

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:Кинематика точки Задание К1Скачать

Кинематика точки  Задание К1

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).

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

Расчет скорости

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

Расчет ускорения

Определяем ускорение точки. Его проекции на оси координат:

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

Проекции ускорения не зависят от времени движения,

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

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:

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

Определение пути

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

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

Проинтегрируем последнее выражение:

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

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

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

Видео:Теоретическая механика 2020 - Практика 1. Кинематика точки.Скачать

Теоретическая механика 2020 - Практика 1. Кинематика точки.

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

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

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

Видео:Урок 7. Механическое движение. Основные определения кинематики.Скачать

Урок 7. Механическое движение. Основные определения кинематики.

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).

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

Определить траекторию, скорость и ускорение точки.

Решение.

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки
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: В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкиили В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

Следовательно, траектория — прямая линия, наклоненная к оси Ох под углом α, где В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки(рис. 2.9).

Определяем скорость точки. По формулам (2.1) получаем:

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки;

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

Теперь находим ускорение точки. Формулы (2.1) дают:

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

Направлены векторы В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкии В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкивдоль 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 В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкии В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки; при В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки(точка В); при В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки; при В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкизначения В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкии В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкирастут 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 В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкии происходит вдоль прямой АВ, наклоненной к оси Ох под углом α, для которого В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки. 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 В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкиточка 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:

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

где В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки, ω и u — постоянные величины. Определить траекторию, скорость и ускорение точки.

Решение.

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки
Рис. 2.10. К задаче 2.2

Возводя первые два уравнения почленно в квадрат и складывая, получаем

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

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

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

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 В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки, определяемое из равенства В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки. При этом вдоль оси z точка за это время перемещается на величину В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки, называемую шагом винтовой линии.

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

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

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;

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

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

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки,

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки,

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.

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки
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 В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки. Здесь В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки— перпендикулярная радиусу составляющая силы давления на зуб со стороны шестерни 2, a В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки— 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), В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкии В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

Теперь рассмотрим условия равновесия шестерни 2 (рис. 46, б). По закону равенства действия и противодействия на нее со стороны шестерни 1 будет действовать сила В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки, которая с перпендикулярной радиусу составляющей реакции оси В образует пару В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки, В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкис моментом, равным -Q2r2. Эта пара и должна уравновеситься приложенной к шестерне 2 парой с моментом m2; следовательно, по условию равновесия, В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки. 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 В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки. С какой скоростью движется конец тени человека?

Решение.

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки
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:

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

Это уравнение выражает закон движения конца тени М, если закон движения человека, т.е. В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки, известен.

Взяв производную по времени от обеих частей равенства и замечая, что по формуле (2.1) В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки, где В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки— искомая скорость, получим

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

Если человек движется с постоянной скоростью ( В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки), то скорость конца тени М будет тоже постоянна, но в В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкираз 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 В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкипри вращении кривошипа растет пропорционально времени: В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки
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

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

Заменяя В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкиего значением, получаем уравнения движения точки М:

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

Для определения траектории точки М представим уравнения движения в виде

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

Возводя эти равенства почленно в квадрат и складывая, получим

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

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

Теперь по формуле (2.1) находим скорость точки М:

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

Скорость оказывается величиной переменной, меняющейся с течением времени в пределах от В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкидо В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

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

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки;

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки,

где В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки— длина радиуса-вектора, проведанного из центра О до точки М. Следовательно, модуль ускорения точки меняется пропорционально ее расстояние от центра эллипса.

Определелим направление ускорения В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

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 В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки, будет

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки. (2.2)

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

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

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

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкии В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

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 В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки. Подставляя найденные значения ε и В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкив первое из уравнений (а), получим

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки,

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

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 В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки, где угловая скорость В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкидолжна быть выражена в радианах в секунду. Тогда В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкии В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

Далее, так как В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки, то ε=0, и, следовательно,

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

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 В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки, а угол DKM=α.

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки
Рис. 2.14. К задаче 2.8.

Решение

Приняв точку С, скорость которой известна, за полюс, найдем, что В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки, где В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкипо модулю В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки( В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки— радиус колеса). Значение угловой скорости со найдем из условия того, что точка В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкиколеса не скользит по рельсу и, следовательно, в данный момент времени В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки. С другой стороны, так же как и для точки М, В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкигде В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки. Так как для точки К скорости В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкии В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкинаправлены вдоль одной прямой, то при В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки, откуда В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки. В результате находим, что В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

Параллелограмм, построенный на векторах В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкии В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки, будет при этом ромбом. Угол между В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкии В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкиравен 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 В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкии В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкии между В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкии В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкитоже равны α. Окончательно, так как диагонали ромба взаимно перпендикулярны, получим

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкии В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

Задача 2.9.

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

Решение.

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки
Рис. 2.15. К задаче 2.9.

Точка касания колеса Р (рис. 2.15) является мгновенным центром скоростей, поскольку В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки. Следовательно, В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки. Так как прямой угол PMD опирается на диаметр, то направление вектора скорости В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкилюбой точки обода проходит через точку D. Составляя пропорцию В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкии замечая,

что В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки, a В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки, находим В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

Чем точка М дальше от Р, тем ее скорость больше; наибольшую скорость В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкиимеет верхний конец D вертикального диаметра. Угловая скорость колеса имеет значение

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

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 В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкии ускорение В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки. 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.

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки
Рис. 2.16. К задаче 2.10.

1) Так как В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкии В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкиизвестны, принимаем точку О за полюс.

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

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

3) Определение ε. Так как величина PO=R остается постоянной при любом положении колеса, то В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

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

а) не следует думать, что если по условиям задачи В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки, то В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки. Значение В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкив задаче указано для данного момента времени; с течением же времени В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкиизменяется, так как В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки;

б) в данном случае В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки, так как движение точки O является прямолинейным. В общем случае В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

4) Определение В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкии В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки. Так как за полюс взята точка O, то ускорение точки B определяется по фомуле:

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

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

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

Показав на чертеже точку B отдельно, изображаем (без соблюдения масштаба) векторы, из которых слагается ускорение В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки, а именно: вектор В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки(переносим из точки O), вектор В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки(в сторону вращения, так как оно ускоренное) и вектор В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки(всегда от B к полюсу O).

5) Вычисление В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки. Проведя оси X и Y, находим, что

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки,

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

Аналогичным путем легко найти и ускорение точки P: В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкии 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 В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкиего центра С постоянна. Определить ускорение точки М обода колеса (рис. 2.17).

Решение.

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки
Рис. 2.17. К задаче 2.11.

Так как по условиям задачи В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки, то В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкии точка С является мгновенным центром ускорений. Мгновенный центр скоростей находится в точке Р. Следовательно, для колеса

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

В результате ускорение точки М

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

Таким образом, ускорение любой точки М обода (в том числе и точки Р) равно В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкии направлено к центру С колеса, так как угол В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки. Заметим, что это ускорение для точки М не будет нормальным ускорением. В самом деле, скорость точки М направлена перпендикулярно РМ . Следовательно, касательная В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкик траектории точки М направлена вдоль линии MD, а главная нормаль В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки— вдоль МР. Поэтому

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки.

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: В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки= 6 с -1 , В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкивеличина постоянная. Заданную угловую скорость считать направленной против часовой стрелки.

Найти: скорости точек В и C; угловую скорость В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки; ускорение точки В; угловое ускорение В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

а) В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки
б) В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки
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 В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки= 1,6 м/с и направлена перпендикулярно отрезку O1А. В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки= 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 В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкии В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки. Точка пересечения этих перпендикуляров Р2 является мгновенным центром скоростей второго стержня. Угловая скорость вычисляется по формуле В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки. Расстояние В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкиопределяется из равнобедренного треугольника В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки, то есть В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точким. Поэтому В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки2,3 с -1 .

3. Определим скорость точки В по формуле В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки= 1,6 м/с

по формуле В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки= 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 В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкии В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки. Точка пересечения этих перпендикуляров Р3 является мгновенным центром скоростей третьего стержня. Угловая скорость вычисляется по формуле В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки, а скорость точки С В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки. Так как треугольник В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкиравносторонний, то В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки= 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 В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкии В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки2,7 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 В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки= 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

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкии В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки, где

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки— ускорение точки А;

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки— нормальное ускорение точки В относительно А;

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки— тангенциальное ускорение точки В относительно А;

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки— нормальное ускорение точки В относительно О2;

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки— тангенциальное ускорение точки В относительно О2.

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки= 6,4 м/с 2 ; В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки= 4,3 м/с 2 .

Можно составить уравнение

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки, которое в проекциях на оси координат имеет вид

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

Решив полученную систему двух уравнений с двумя неизвестными, получим:

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки= 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 В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки= 13,2 с -2 .

Задача 2.13.

Круглая пластина радиуса R=60 см вращается вокруг неподвижной оси по закону В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки(рис.2.18 а). Положительное направление угла В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкипоказано 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= В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкиАМ= В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки. 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) В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки
б) В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки
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 В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки= 5 с -1 . Угловое ускорение В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки= -10 с -2 . Направления векторов В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкии В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкиопледеляются по правилу буравчика и изображены на рис. Причем, вектор В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкинаправлен 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 В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки, равна 600 см/с и первендикулярна плоскости рисунка. Ускорение точки С состоит из двух компонент — нормальное В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки= 3000 см/с 2 и тангенциальное В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки= 1200 см/с 2 ускорения.

Вычислим путь, относительную скорость и ускорение точки M. Ее положение определяется величиной дуги S, в данный момент времени S = В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки, поэтому она располагается слева от точки А. Относительная скорость В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки. В данный момент времени она равна 63 см/с и направлена по касательной к окружности. Относительное ускорение является суммой двух составляющих — тангенциальное В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки= 377 см/с -2 и нормальное В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки= 66 см/с -2 .

Абсолютная скорость точки M определяется по формуле

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

Где — В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкипереносная скорость вращательного движения, модуль которой В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки= 150 см / с, ее направление определяется по правилу Жуковского. В разложении на оси координат

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкиВ соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

По теореме Пифагора В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки= 750 м /с.

Абсолютное ускорение точки M определяется по формуле

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

Где В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкии В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки— соответственно нормальное и тангенциальное переносные ускорения вращательного движения, В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки— кориолисово ускорение.

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки= 750 м / с -2 ; В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки=300 м / с -2 ; В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки= 546 м / с -2

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки;

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки;

Видео:кинематика точкиСкачать

кинематика точки

Определение траектории, скорости и ускорения точки в теоретической механике

Определение траектории, скорости и ускорения точки, если закон ее движения задан в координатной форме:

Если точка движется относительно некоторой системы координат, то координаты точки изменяются с течением времени. Уравнения, выражающие функциональные зависимости координат движущейся точки от времени, называют уравнениями движения точки в системе координат.

Движение точки в пространстве задается тремя уравнениями:

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

Ниже рассматривается движение точки в плоскости, поэтому используется только система (2).

Если закон движения точки задан в координатной форме, то:

а) траектория плоского движения точки выражается уравнением

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки
которое образуется из данных уравнений движения после исключения времени t

б) числовое значение скорости точки находится из формулы

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

после предварительного определения проекции (см. рис. 203) скорости на оси координат

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки
в) числовое значение ускорения находится из формулы

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки
после предварительного определения проекций координат
г) направления скорости и ускорения относительно осей координат определяются из тригонометрических соотношений между векторами скорости или ускорения и их проекциями.

Задача:

Движение точки А задано уравнениями:

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

где В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкиОпределить траекторию движения точки, скорость и ускорение в моменты В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкиВ соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкиа также путь пройденный точкой за 5 сек.

I. Определяем траекторию точки. Умножаем первое заданное уравнение на 3, второе — на ( — 4), а затем складываем их левые

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

Получилось уравнение первой степени— уравнение прямой линии, значит движение точки — прямолинейное.

Для того чтобы определить координаты В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки— начального положения точки, подставим в данные уравнения значение В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки= 0; из первого уравнения получим В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки= 2 см, а из второго В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки=1 см (рис. 204). Замечая, что при любом другом значении t (так как в оба уравнения t входит во второй степени) координаты х и у движущейся точки только возрастают, делаем окончательный вывод: траекторией точки служит полупрямая

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки
с началом в точке В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки(2; 1).

2. Определяем скорость движения точки, для чего сначала найдем ее проекции на оси координат:
В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки
Таким образом, уравнение скорости имеет вид

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки
При В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки= 0 начальная скорость точки В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки= 0

При В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки= 1 сек скорость точки В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки=5 см сек.

При В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки= 5 сек скорость точки В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки= 25 см’сек.

3. Определяем ускорение точки.

Проекции ускорения на оси координат:В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

Как видно, проекции ускорения не зависят от времени движения, значит ускорение тоже постоянно и

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

т. е. движение точки равноускоренное.

4. Так как в данном случае движение точки прямолинейное, то модуль ускорения можно определить путем непосредственного дифференцирования уравнения скорости:

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

5. Как установлено, движение точки прямолинейное, равноускоренное, значит векторы скорости и ускорения совпадают с траекторией точки, т. е. направлены вдоль полупрямой Зx— 4у—2 = 0. На рис. 204 показан вектор скорости В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки(скорость точки в момент В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки= 1 сек).

6. Определяем путь, пройденный точкой за первые 5 сек движения. Выразим предварительно путь как функцию времени t.Зная, что В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкиимеем

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

Проинтегрируем последнее выражение)

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

но так как в данном случае начальное расстояниеВ соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точкито окончательно

В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

И теперь находим, что за t = 5 сек точка проходит расстояние В соответствии с заданными уравнениями движения определить траекторию движения точки

Рекомендую подробно изучить предмет:
  • Теоретическая механика
Ещё лекции с примерами решения и объяснением:
  • Кинематический способ определения радиуса кривизны траектории
  • Равномерное вращательное движение
  • Равнопеременное вращательное движение
  • Неравномерное вращательное движение
  • Равномерное прямолинейное движение точки
  • Равномерное криволинейное движение точки
  • Равнопеременное движение точки
  • Неравномерное движение точки по любой траектории

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Telegram и логотип telegram являются товарными знаками корпорации Telegram FZ-LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

🔍 Видео

Кинематика точкиСкачать

Кинематика точки

Способы описания движения. Траектория. Путь. ПеремещениеСкачать

Способы описания движения. Траектория. Путь. Перемещение

Кинематика точки. Авторы: Борисов Никита, Ларионов Егор, Петрашова Полина. Решение задачи1.Скачать

Кинематика точки. Авторы: Борисов Никита, Ларионов Егор, Петрашова Полина. Решение задачи1.

Кинематика точки. Авторы: Борисов Никита, Ларионов Егор, Петрашова Полина. Решение задачи.Скачать

Кинематика точки. Авторы: Борисов Никита, Ларионов Егор, Петрашова Полина. Решение задачи.

Теормех Кинематика точки. Определение кинематических характеристик. Задача (траектория-эллипс)Скачать

Теормех Кинематика точки. Определение кинематических характеристик. Задача (траектория-эллипс)

Кинематика точки К1Скачать

Кинематика точки К1

ФИЗИКА 10 класс : Механическое движение | Материальная точка, траектория, перемещение.Скачать

ФИЗИКА 10 класс : Механическое движение | Материальная точка, траектория, перемещение.

Сложное движение точки. Решение задачи. Авторы: Ермишин Степан, Ходунов Алексей, Хужаев ДмитрийСкачать

Сложное движение точки. Решение задачи. Авторы: Ермишин Степан, Ходунов Алексей, Хужаев Дмитрий

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

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

Cложное движение точки. ТермехСкачать

Cложное движение точки. Термех

Кинематика точки. Три способа задания движения. Скорость, ускорениеСкачать

Кинематика точки. Три способа задания движения. Скорость, ускорение

Кинематика точки Движение по окружностиСкачать

Кинематика точки  Движение по окружности

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

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

Кинематика точки в плоскости. ТермехСкачать

Кинематика точки в плоскости. Термех
Поделиться или сохранить к себе: