Реферат Курсовая Конспект
Криволинейное движение. - раздел Образование, Тригонометрические функции 13 Случай Движения По Окружности ...
|
13 Случай движения по окружности
Рассмотрим материальную точку, движущуюся по окружности радиуса равноускоренно. Зависимость угла поворота и угловой скорости от времени
, , .
Пусть тело в некоторый момент времени находится в точке M, её положение определяется радиус-вектором .
Проекции радиус вектора на оси декартовой системы координат
, .
Найдём проекции скорости и ускорения
, ;
, .
Введём единичные вектора и (направлен к центру окружности, вдоль касательной). Тогда радиус-вектор, вектор скорости и ускорения можно представить
, где ,
, ,
.
Покажем, что введенные вектора и перпендикулярны.
.
Выделяются две составляющие вектора , называют тангенциальным ускорением, его направление совпадает с направлением скорости, – нормальное ускорение, перпендикулярно скорости и направлено в сторону вогнутости траектории.
Модуль вектора ускорения .
Вектор скорости всегда направлен по касательной к траектории, это также справедливо для проекций траектории и скорости на некоторую плоскость.
Уравнение касательной выводится, используя понятие производной
, ,
.
Дома. Повторить фрагменты лекции по общей физике: “Ускорение при криволинейном движении” и “Связь линейных и угловых величин при вращательном движении”.
16 Применение формулы при криволинейном движении
(общий случай).
При движении по окружности величина равнялась её радиусу, то есть была постоянной. В общем случае произвольной кривой траектории изменяется. Но на бесконечно малых участках траектории можно считать постоянным и применять выше рассмотренную формулу, определяющую . Величину называют радиусом кривизны кривой в некоторой точке.
Найдем формулу, определяющую . В случае круговой траектории
,
где – длина дуги MN, – угол поворота касательной.
В случае криволинейного движения величина определяет средний радиус кривизны кривой на дуге MN. Радиус кривизны в точке M определится как предел
.
Величину называют кривизной в точке M. Она определяет скорость поворота касательной при движении точки по кривой с единичной скоростью, то есть когда .
Формулу для определения радиуса кривизны выведем двумя способами.
1) Определим производную , используя вспомогательную переменную
. 1
. 2
По определению .
Дифференцируем правую и левую части
.
Поскольку , находим производную
. 3
Подставляя (2) и (3) в (1), имеем
.
2) Производная .
, откуда выражаем . 4
Длина дуги . 5
Подставляя (4) и (5) в (1), имеем .
Найдём координаты центра кривизны. Необходимо к координатам точки кривой прибавить проекции радиуса кривизны на соответствующие оси.
, ;
, ;
, .
17 Радиус кривизны линии, заданной параметрически.
Нам понадобится выражение первой и второй производной функции, заданной параметрически
, .
Подставляя данные выражения в формулы для радиуса и координат центра кривизны, находим
, , .
Выражение для радиуса кривизны в полярных координатах.
Используем выражение для радиуса кривизны кривой, заданной параметрически. В качестве параметра выступает полярный угол.
, ,
, ,
, .
После подстановки в выражение для радиуса кривизны имеем
.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
На сайте allrefs.net читайте: Тригонометрические функции.
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Криволинейное движение.
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов