Тело брошено под углом 30 к горизонту со скоростью 30 м/с.
Тело брошено под углом 30 к горизонту со скоростью 30 м/с. Каковы будут нормальное и тангенциальное ускорения тела через 1с после начала движения?
Задать свой вопрос
Щавель
Васек
Запомню эту задачу, потом порешаю. На данный момент нет медли.
1 ответ
Егор Шудренко
Ну, давай попробуем рассуждать логически. Смотри за руками, если буду мухлевать, то сходу кричи, хорошо?
Первым делом заметим, что на тело на всём протяжении полёта действует единственное ускорение - g, направленное всегда вниз. Величину g примем по-школьному g = 10 м/с2. Иных ускорений нет, т.к. больше нет сил, не считая силы тяжести. Как следует, задача сводится к разложению ускорения g на сочиняющие, для чего нужно как-то узнать радиус кривизны траектории в обозначенной точке.
Давай для начала выпишем скорости в проекциях:
Vx = V * cos(a) = 30 * корень(3) / 2 = 15 * корень(3) = 25,98 м/с - горизонтальная скорость не изменяется на всём протяжении полёта.
Vy = Vy0 - g*t = V * sin(a) - g*t = 30 * 0,5 - gt = 15 - 10*t м/с - вертикальная скорость изменяется в течение полёта.
Теперь выпишем уравнение движения. Мне как-то обыкновеннее использовать параметрическую форму, так проще.
x = Vx * t = 25,98 * t
y = Vy0 * t - g*t^2 / 2 = 15t - 5t^2 = (если угодно, то 5t*(3-t))
По ходу, лицезреем, что тело упадёт на землю (то есть у обнулится) при t=3 c, как следует в интересующий нас момент времени t=1c тело ещё не долетело до высшей точки линии движения.
И здесь мы прибываем на развилку. Если бы эта задачка была задана у нас, то я не знаю как находить радиус кривизны, мы этого ещё не проходили. Потому запилил бы программку, которая посчитала бы мне две касательные к траектории в точках чуток-чуток левее и чуток-чуть правее t=1c, к примеру, с дельтой 0,001 с, посчитал бы их нормали, нашёл точку скрещения нормалей, и так вызнал бы радиус кривизны. Но мы с тобой пойдём иным маршрутом - влево, поэтому что есть ощущение, что задача из углублёнки, следовательно можно применить грязный хак из арифметики. Хак заключается в том, что существует алгебраическая формула для кривизны в точке. Назовём этот параметр буковкой К. Формула такая:
К = x' * y'' - y' * x'' / [ (x')^2 + (y')^2 ] ^ (3/2).
Здесь присутствуют 1-ая и 2-ая производные. Что ж, выпишем их:
x = 25,98 * t
x' = 25,98
x'' = 0
y = 15t - 5t^2
y' = 15 - 10t
y'' = -10
Подставим значения этих производных при t=1 в волшебную формулу, и выходит так:
К = 25,98 * (-10) - (-5) * 0 / [ 25,98^2 + (-5)^2 ] ^ 1,5 = 0,0140285 1/м
Лучше проверь вычисления за мной, с калькулятором я не очень дружу. Если всё правильно, то радиус кривизны R = 1 / K.
R = 1 / 0,0140285 = 71,28346 м
Самое хитроумное сзади. Для определения центростремительного (видимо, это у тебя имеется в виду под словом "обычное") ускорения нам необходимо узнать скорость в точке t=1 с. Нет ничего проще, уравнения скорости у нас имеются.
Vx = 25,98 м/с
Vy = 15 - 10 = 5 м/с
V = корень ( Vx^2 + Vy^2 ) = 26,4575 м/с
а_норм = V^2 / R = 26,4575 ^ 2 / 71,28346 = 9,82 м/с2
Осталось последнее движение: найти а_танг как векторную разницу между g и только что отысканным а_норм. Используем то событие, что обычное и тангенциальное ускорения имеют меж собой прямой угол, следовательно
а_танг = корень( g^2 - а_норм^2) = корень(100 - 9,82^2) = 1,89 м/с2
Вроде бы всё? Потом, если не сложно, отпишись мне, пожалуйста, верное ли оказалось решение, хорошо?
Первым делом заметим, что на тело на всём протяжении полёта действует единственное ускорение - g, направленное всегда вниз. Величину g примем по-школьному g = 10 м/с2. Иных ускорений нет, т.к. больше нет сил, не считая силы тяжести. Как следует, задача сводится к разложению ускорения g на сочиняющие, для чего нужно как-то узнать радиус кривизны траектории в обозначенной точке.
Давай для начала выпишем скорости в проекциях:
Vx = V * cos(a) = 30 * корень(3) / 2 = 15 * корень(3) = 25,98 м/с - горизонтальная скорость не изменяется на всём протяжении полёта.
Vy = Vy0 - g*t = V * sin(a) - g*t = 30 * 0,5 - gt = 15 - 10*t м/с - вертикальная скорость изменяется в течение полёта.
Теперь выпишем уравнение движения. Мне как-то обыкновеннее использовать параметрическую форму, так проще.
x = Vx * t = 25,98 * t
y = Vy0 * t - g*t^2 / 2 = 15t - 5t^2 = (если угодно, то 5t*(3-t))
По ходу, лицезреем, что тело упадёт на землю (то есть у обнулится) при t=3 c, как следует в интересующий нас момент времени t=1c тело ещё не долетело до высшей точки линии движения.
И здесь мы прибываем на развилку. Если бы эта задачка была задана у нас, то я не знаю как находить радиус кривизны, мы этого ещё не проходили. Потому запилил бы программку, которая посчитала бы мне две касательные к траектории в точках чуток-чуток левее и чуток-чуть правее t=1c, к примеру, с дельтой 0,001 с, посчитал бы их нормали, нашёл точку скрещения нормалей, и так вызнал бы радиус кривизны. Но мы с тобой пойдём иным маршрутом - влево, поэтому что есть ощущение, что задача из углублёнки, следовательно можно применить грязный хак из арифметики. Хак заключается в том, что существует алгебраическая формула для кривизны в точке. Назовём этот параметр буковкой К. Формула такая:
К = x' * y'' - y' * x'' / [ (x')^2 + (y')^2 ] ^ (3/2).
Здесь присутствуют 1-ая и 2-ая производные. Что ж, выпишем их:
x = 25,98 * t
x' = 25,98
x'' = 0
y = 15t - 5t^2
y' = 15 - 10t
y'' = -10
Подставим значения этих производных при t=1 в волшебную формулу, и выходит так:
К = 25,98 * (-10) - (-5) * 0 / [ 25,98^2 + (-5)^2 ] ^ 1,5 = 0,0140285 1/м
Лучше проверь вычисления за мной, с калькулятором я не очень дружу. Если всё правильно, то радиус кривизны R = 1 / K.
R = 1 / 0,0140285 = 71,28346 м
Самое хитроумное сзади. Для определения центростремительного (видимо, это у тебя имеется в виду под словом "обычное") ускорения нам необходимо узнать скорость в точке t=1 с. Нет ничего проще, уравнения скорости у нас имеются.
Vx = 25,98 м/с
Vy = 15 - 10 = 5 м/с
V = корень ( Vx^2 + Vy^2 ) = 26,4575 м/с
а_норм = V^2 / R = 26,4575 ^ 2 / 71,28346 = 9,82 м/с2
Осталось последнее движение: найти а_танг как векторную разницу между g и только что отысканным а_норм. Используем то событие, что обычное и тангенциальное ускорения имеют меж собой прямой угол, следовательно
а_танг = корень( g^2 - а_норм^2) = корень(100 - 9,82^2) = 1,89 м/с2
Вроде бы всё? Потом, если не сложно, отпишись мне, пожалуйста, верное ли оказалось решение, хорошо?
, оставишь ответ?
Похожие вопросы
-
Вопросы ответы
Новое
NEW
Статьи
Информатика
Статьи
Последние вопросы
Игорь 14 лет назад был на 8 лет моложе, чем его
Математика.
Два тела массами m1 и m2 находящие на расстоянии R друг
Физика.
В сосуде 4целых одна пятая литр воды что бы заполнить сосуд
Математика.
Двум малярам Диме И Олегу поручили выкрасить фасад дома они разделили
Разные вопросы.
найти порядковый номер 41Э если в ядре 20 нейтронов
Разные вопросы.
в ряду натуральных чисел 3, 8, 10, 24, … 18 одно
Математика.
Предприятие по производству с/хоз продукции на производство затратило 3527000 руб Валовый
Разные вопросы.
Математика, задано на каникулы. ВАРИАНТ 1004
НОМЕР 1,2,3,4,5,6,7,8.
Математика.
Имеются три конденсатора емкостью С1=1мкФ, С2=2мкФ и С3=3мкФ. Какую наименьшую емкость
Физика.
Из точки м выходят 3 луча MP MN и MK причём
Геометрия.
Облако тегов