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

iSopromat.ru
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:Кинематика точки Задание К1Скачать

Задача
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:Траектория и уравнения движения точки. Задача 1Скачать

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).
Расчет скорости
Расчет ускорения
Определяем ускорение точки. Его проекции на оси координат:
Проекции ускорения не зависят от времени движения,
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:
Определение пути
Определяем путь, пройденный точкой за первые 5с движения. Выразим путь как функцию времени:
Проинтегрируем последнее выражение:
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
Видео:Урок 7. Механическое движение. Основные определения кинематики.Скачать

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

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 траекторию, скорость и ускорение точки.
Решение.
![]() |
| 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: 

Следовательно, траектория — прямая линия, наклоненная к оси Ох под углом α, где 
Определяем скорость точки. По формулам (2.1) получаем:


Теперь находим ускорение точки. Формулы (2.1) дают:
Направлены векторы 

Заметим, наконец, что при 









Итак, заданные в условиях задачи уравнения движения рассказывают нам всю историю движения точки. Движение начинается из точки О с начальной скоростью 


Задача 2.2.
Движение точки задано уравнениями:
где 
Решение.
![]() |
| Рис. 2.10. К задаче 2.2 |
Возводя первые два уравнения почленно в квадрат и складывая, получаем

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

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 


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

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;

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




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.
![]() |
| 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 




Теперь рассмотрим условия равновесия шестерни 2 (рис. 46, б). По закону равенства действия и противодействия на нее со стороны шестерни 1 будет действовать сила 



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 
Решение.
![]() |
| 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:

Это уравнение выражает закон движения конца тени М, если закон движения человека, т.е. 
Взяв производную по времени от обеих частей равенства и замечая, что по формуле (2.1) 


Если человек движется с постоянной скоростью ( 

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 

![]() |
| 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

Заменяя 

Для определения траектории точки М представим уравнения движения в виде

Возводя эти равенства почленно в квадрат и складывая, получим

Итак, траектория точки М — эллипс с полуосями 3b и b.
Теперь по формуле (2.1) находим скорость точки М:

Скорость оказывается величиной переменной, меняющейся с течением времени в пределах от 

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


где 
Определелим направление ускорения
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 

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

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


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 



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 



Далее, так как 

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 
![]() |
| Рис. 2.14. К задаче 2.8. |
Решение
Приняв точку С, скорость которой известна, за полюс, найдем, что 













Параллелограмм, построенный на векторах 









Задача 2.9.
Определить скорость точки М обода катящегося колеса, рассмотренного в предыдущей задаче, с помощью мгновенного центра скоростей.
Решение.
![]() |
| Рис. 2.15. К задаче 2.9. |
Точка касания колеса Р (рис. 2.15) является мгновенным центром скоростей, поскольку 



что 


Чем точка М дальше от Р, тем ее скорость больше; наибольшую скорость 
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 

Решение.
![]() |
| Рис. 2.16. К задаче 2.10. |
1) Так как 

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

3) Определение ε. Так как величина PO=R остается постоянной при любом положении колеса, то
Знаки ω и ε совпадают, следовательно, вращение колеса ускоренное.
а) не следует думать, что если по условиям задачи 




б) в данном случае 

4) Определение 

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

Показав на чертеже точку B отдельно, изображаем (без соблюдения масштаба) векторы, из которых слагается ускорение 



5) Вычисление 


Аналогичным путем легко найти и ускорение точки P: 
Задача 2.11.
Колесо катится по прямолинейному рельсу так, что скорость 
Решение.
![]() |
| Рис. 2.17. К задаче 2.11. |
Так как по условиям задачи 

В результате ускорение точки М

Таким образом, ускорение любой точки М обода (в том числе и точки Р) равно 




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: 

Найти: скорости точек В и C; угловую скорость 
| а) | ![]() |
| б) | ![]() |
| 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 

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 






3. Определим скорость точки В по формуле 
по формуле 
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 





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 

6. Определим ускорение точки А. Так как первый стержень вращается равномерно, то точка А имеет относительно О1 только нормальное ускорение, которое вычисляется по формуле 
7. Определим ускорение точки В, которая принадлежит двум стержням — АВ и О2В. Поэтому ускорение точки В определяется с помощью двух формул









Можно составить уравнение

Решив полученную систему двух уравнений с двумя неизвестными, получим:

8. Определим угловое ускорение стержня АВ, используя формулу 
Задача 2.13.
Круглая пластина радиуса R=60 см вращается вокруг неподвижной оси по закону 



Найти абсолютную скорость и абсолютное ускорение точки М в момент времени t=1 с.
| а) | ![]() |
| б) | ![]() |
| 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 







Вычислим путь, относительную скорость и ускорение точки M. Ее положение определяется величиной дуги S, в данный момент времени S = 



Абсолютная скорость точки M определяется по формуле
Где — 

По теореме Пифагора 
Абсолютное ускорение точки M определяется по формуле
Где 







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

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:
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

которое образуется из данных уравнений движения после исключения времени t
б) числовое значение скорости точки находится из формулы
после предварительного определения проекции (см. рис. 203) скорости на оси координат

в) числовое значение ускорения находится из формулы

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:
где 

I. Определяем траекторию точки. Умножаем первое заданное уравнение на 3, второе — на ( — 4), а затем складываем их левые
Получилось уравнение первой степени— уравнение прямой линии, значит движение точки — прямолинейное.
Для того чтобы определить координаты 




с началом в точке 
2. Определяем скорость движения точки, для чего сначала найдем ее проекции на оси координат: 
Таким образом, уравнение скорости имеет вид

При 

При 

При 

3. Определяем ускорение точки.
Проекции ускорения на оси координат:
Как видно, проекции ускорения не зависят от времени движения, значит ускорение тоже постоянно и
т. е. движение точки равноускоренное.
4. Так как в данном случае движение точки прямолинейное, то модуль ускорения можно определить путем непосредственного дифференцирования уравнения скорости:
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 

6. Определяем путь, пройденный точкой за первые 5 сек движения. Выразим предварительно путь как функцию времени t.Зная, что 
Проинтегрируем последнее выражение)
но так как в данном случае начальное расстояние
И теперь находим, что за t = 5 сек точка проходит расстояние
| Рекомендую подробно изучить предмет: |
|
| 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
Способы описания движения. Траектория. Путь. ПеремещениеСкачать

кинематика точкиСкачать

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

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

Кинематика точки К1Скачать

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

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

Кинематика точки. Три способа задания движения. Скорость, ускорениеСкачать

Cложное движение точки. ТермехСкачать

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

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

Кинематика точки Движение по окружностиСкачать

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

Кинематика точки в плоскости. ТермехСкачать

























































