Указания. Задача 1 относится к теме «Кинематика точки» и решается с помощью формул, по которым определяются скорость и ускорение точки в декартовых координатах (координатный способ задания движения точки), а также формул, по которым определяются нормальное и касательное ускорения точки.
В данной задаче все искомые величины нужно определить только для момента времени . В некоторых вариантах задачи при определении траектории или при последующих расчетах (для их упрощения) следует учесть известные из тригонометрии формулы: ; .
Пример 1. Даны уравнения движения точки в плоскости
,
где , даны в сантиметрах, в секундах.
Выполнить решение в соответствии с приведенными выше условиями задачи.
Решение:
1) Для определения траектории точки исключим время из заданных уравнений движения. Используем формулу .
Из заданных уравнений движения выражаем соответствующие функции
.
Подставляя эти выражения, получаем
.
Это - уравнение эллипса.
Траектория точки показана на рисунке 2,a; в начальный момент времени точка находится в положении , а когда – в положении M.
2) Скорость точки найдем по ее проекциям на координатные оси
,
, .
При
, ,
.
3) Аналогично найдем ускорение точки
,
,
.
Для момента времени находим
,
,
.
4) Касательное ускорение найдем, дифференцируя по времени равенство
.
Получаем
.
Отсюда
.
Подставив в полученное выражение числовые значения соответствующих величин при , найдем
.
5) Нормальное ускорение точки находим, как
.
6) Для определения радиуса кривизны траектории воспользуемся формулой
,
откуда
.
Ответ: при , , , , , .
На рисунке 2,б показаны скорости и ускорения точки в положении M.
а)
б)
Достарыңызбен бөлісу: |