Реферат Курсовая Конспект
КИНЕМАТИКА ТОЧКИ - раздел Образование, ПЛОСКАЯ СИСТЕМА СИЛ Задание K.i. Определение Скорости И Ускорения Точки По Заданным Уравнениям Ее...
|
Задание K.I. Определение скорости и ускорения точки по заданным уравнениям ее движения.
По заданным уравнениям движения точки М 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 табл. 3.
Пример выполнения задания. Исходные данные:
х = 4t; у = 16 t2 - 1; (1)
t1 = 0,5 (х и у — в см, t и t1 — в с.
Решение. Уравнения движения (1) можно рассматривать как параметрические уравнения траектории точки. Чтобы получить уравнения траектории в координатной форме, исключим время t из уравнений (1).
Получаем у = х2 — 1, т. е. траекторией точки является парабола, показанная на рис. 1.
Вектор скорости точки
= x + y . (2)
Вектор ускорения
= a x + a y .
Здесь ,— орты осей х и у; vx, vy, ax, ay — проекции скорости и ускорения точки на оси координат.
Найдем их, дифференцируя по времени уравнения движения (1):
vx = х’ = 4 см/с; ax = х”= 0;
vy = у’ = 32t; ay= y” = 32 см/с2.
По найденным проекциям определяются модуль скорости:
v = (4)
и модуль ускорения точки:
а = (5)
Модуль касательного ускорения точки
ar = ׀ dv/dt ׀, (6)
или
ar = ׀ • /v ׀; (6')
ar = ׀ (vx ax + vyay) / v ׀; (б")
dv/dt выражает проекцию ускорения точки на направление ее скорости. Знак «+» при dv/dt означает, что движение точки ускоренное, направления и совпадают; знак «—», — что движение замедленное.
Модуль нормального ускорения точки
аn = v2 / р. (7)
Если радиус кривизны траектории р в рассматриваемой точке неизвестен, то аn можно определить по формуле
аn = ׀ x ׀ / v . (8)
При движении точки в плоскости формула (8) принимает вид
аn = ׀ vx ay + vy ax ׀/ v . ( 8')
Модуль нормального ускорения можно определить и следующим образом:
аn = . (9)
После того, как найдено нормальное ускорение по формулам (8) или (9), радиус кривизны траектории в рассматриваемой точке определяется из выражения
р = v2/ аn . (10)
Результаты вычислений по формулам (3) - (6), (8) и (10) для заданного момента времени t1 = 0,5 с приведены в табл. 1
Табл.1
Координаты, см | Скорость, см / с | Ускорение, см / с2 | Радиус кривизны, см | |||||||
x | Y | vx | vy | V | ax | ay | а | ar | аn | р |
16,5 | 7,8 |
На рис. 1 показано положение точки М в заданный момент времени. Вектор строим по составляющим х и y, причем этот вектор должен по направлению совпадать с касательной к траектории. Вектор строим по составляющим x и y и затем раскладываем на составляющие n и r. Совпадение величин ar и an, найденных из чертежа, с их значениями, полученными аналитически, служит контролем правильности решения.
Рис. 1
Дополнение к заданию K.I. 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. 3) добавляется третье уравнение (табл. 2).
Общий порядок выполнения задания в этом случае такой же, как и в приведенном выше примере.
Табл.2
Номер варианта | z = z (t), см | Номер варианта | z = z (t), см | Номер варианта | z = z (t), см | Номер варианта | z = z (t), см | Номер варианта | z = z (t), см |
3t | 2,5t | 1,5t | 6t | 5t | |||||
2t | 5t | 2t + 2 | 2t | 6t | |||||
1,5t | 4t + 8 | 3t | 4t | 3,5t | |||||
4t +4 | T | 1,5t | t | 4t | |||||
T | 2t | 5t | 1,5t | 5t | |||||
3t | 3t | 3,5t | 2t | 1,5t |
Табл. 3
Номер Варианта | Уравнения движения | t1 c | |
х = x (t) | y = y (t) | ||
-2 t2 + 3 | -5t | ½ | |
4 cos2 (πt/3) + 2 | 4 sin2 (πt/3) | ||
- cos (πt 2/3) + 3 | sin (πt 2/3) – 1 | ||
4t + 4 | - 4 / (t + 1) | ||
2 sin (πt /3) | -3 cos (πt/3) + 4 | ||
3 t2 + 2 | - 14 t | ½ | |
3 t2 - t + 1 | 5 t2 + 5t / 3 – 2 | ||
7 sin (πt 2/6) + 3 | 2 – 7 cos (πt 2/6) | ||
- 3 / (t + 2) | 3 t + 6 | ||
- 4 cos (πt/3) | - 2 sin (πt/3) – 3 | ||
- 4 t2 + 1 | 8 – 3t | ½ | |
5 sin2 (πt /6) | – 5 cos2 (πt /6) – 3 | ||
5 cos (πt2 /3) | - 5 sin (πt2 /3) | ||
- 2t - 2 | - 2 / (t + 1) | ||
4 cos (πt/3) | - 3sin (πt/3) | ||
3t | 4t2 + 1 | ½ | |
7 sin2 (πt /6) - 5 | - 7 cos2 (πt /6) | ||
1 + 3 cos (πt 2/3) | 3 sin (πt2 /3) + 3 | ||
- 5 t2 - 4 | 3t | ||
2 – 3t – 6t2 | 3 – 3t / 2 – 3t2 | ||
6 sin (πt 2/6) - 2 | 6 cos (πt 2/6) + 3 | ||
7 t2 - 3 | 5 t | ¼ | |
3 – 3 t2 + t | 4 - 5 t2 + 5t / 3 | ||
- 4 cos (πt/3) -1 | - 4 sin (πt/3) | ||
- 6t | - 2t 2 – 4 | ||
8 cos2 (πt /6) + 2 | - 8 sin2 (πt /6) – 7 | ||
- 3 – 9 sin (πt 2/6) | - 9 cos (πt 2/6) + 5 | ||
- 4 t2 + 1 | - 3t | ||
5 t2 + 5t / 3 – 3 | 3 t2 + t + 3 | ||
2 cos (πt2 /3) – 2 | - 2 sin (πt2 /3) + 3 |
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 4 (2.3.4.)
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ... ПЛОСКАЯ СИСТЕМА СИЛ СИСТЕМА ПРОИЗВОЛЬНО... СЛОЖНОЕ ДВИЖЕНИЕ СЛОЖНОЕ ДВИЖЕНИЕ ТОЧКИ Точка М...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: КИНЕМАТИКА ТОЧКИ
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов