Размер
Проекции скорости точки на оси координат равны первым производным от конечных уравнений движения по времени.
Play

Проекции скорости точки на оси координат равны первым производным от конечных уравнений движения по времени.

Естественный способ задания движения точки: задать траекторию точки; выбрать начало отсчета дуг на траектории; задать положительное и отрицательное направления отсчёта дуг; задать закон, выражающий зависимость естественной координаты S от времени – S(t) – закон движения точки.

Под естественной координатой S понимают расстояние, отсчитываемое по дуге траектории в соответствующем направлении (рис. 4.3).

Скалярной скоростью точки в данный момент времени называют предел средней скалярной скорости при :

Скалярная скорость точки в данный момент времени равна производной от естественной координаты по времени:

Скалярным касательным ускорением точки в данный момент времени называют предел среднего скалярного касательного ускорения точки при :

Скалярное касательное ускорение точки в данный момент времени равно первой производной от скалярной скорости по времени или второй производной от естественной координаты по времени.

Модуль нормального ускорения точки в данный момент времени определяется выражением:

, где ρ – радиус кривизны траектории в точке.

Касательное ускорение направлено по касательной к траектории, нормальное – по главной нормали в сторону вогнутости траектории.

Касательное ускорение характеризует изменение модуля скорости, а нормальное – изменение направления скорости.

Ускорение точки при движении по любой траектории равно сумме касательного и нормального ускорения:

Классификация движений точки по ускорениям:

1. – движение неравномерное, прямолинейное;

2. – движение неравномерное, криволинейное;

3. – движение равномерное, криволинейное;

4. – движение равномерное, прямолинейное.

4.1.1. Задание К -1. Определение скорости и ускорения точки по заданным уравнениям её движения

Дано:точкаВ движется в плоскости XOY. Закон движения точки задан уравнениями: x=f1(t), y=f2(t) (табл. К -1), где x и y выражены в сантиметрах, t – в секундах.

Определить:уравнение траектории точки; для момента времени t1=1с найти скорость и ускорение точки, а также её касательное и нормальное ускорения и радиус кривизны в соответствующей точке траектории.

Указания: задача К1 относится к кинематике точки; скорость и ускорение точки в декартовых координатах определяются по формулам координатного способа задания движения точки, а касательное и нормальное ускорения точки - по формулам естественного способа задания её движения.

По предпоследней цифре шифра зачетной книжки выбирается уравнение, задающее изменении координаты X(t), а по последней – Y(t).

В задаче все искомые величины следует определить для момента времени t1=1с.

Таблица К-1

№№ п/п x=f1(t) y=f2(t) Для строк 0-2 Для строк 3-6 Для строк 7-9 6cos(πt/6) – 3 12sin(πt/6) 2t 2 + 2 4cos(πt/6) 4cos(πt/6) -6cos(πt/3) 8sin(πt/4) 6cos 2 (πt/6) 2 – 3cos(πt/6) -3sin 2 (πt/6) (2+t) 2 4cos(πt/3) t-4 9sin(πt/6) 2t 3 10cos(πt/6) 4-2t 3cos(πt/3) 2cos(πt/4) -4cos 2 (πt/6) 2-t 10sin(πt/6) 2 - 3t 2 12cos(πt/3) 2t 6sin 2 (πt/6) 2sin(πt/4) -3cos(πt/6) 8sin(πt/6) – 2 -2sin(πt/6) (t+1) 3 -8cos(πt/3) 12sin(πt/6) 9cos(πt/3) 2 - t 3 9cos(πt/6) 4 – 6sin(πt/6) -8sin(πt/6) 4cos(πt/4) -6cos(πt/3)

4.1.2. Пример решения К-1

Дано: уравнения движения точки в плоскости XOY:

x=12sin(πt/6), y=4cos(πt/6), где x, y – в сантиметрах, t – в секундах.

Определить: уравнение траектории точки; для момента времени t1=1с найти скорость и ускорение точки, а также её касательное и нормальное ускорения и радиус кривизны в соответствующей точке траектории.

Решение:

1. Для определения уравнения траектории точки исключим из данных уравнений движения параметр t:

– уравнение траектории точки – эллипс с полуосями 12 см и 4 см (рис. К -1).

2. Определим положение точки на траектории в момент времени t1=1с :

3. Скорость точки находим по её проекциям на координатные оси:

4. Аналогично найдём ускорение точки при t1=1с :

5. Находим касательное ускорение точки, зная численные значения всех величин, входящих в правую часть выражения:

6. Нормальное ускорение точки определяем по формуле , подставляя известные численные значения. При t1=1с получим

7. Определяем радиус кривизны траектории: ρ=v 2 /a n при t1=1с ρ1=24,93 (см).

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎