Консультация № 198698
24.05.2020, 10:41
0.00 руб.
0 4 1
Здравствуйте! У меня возникли сложности с таким вопросом:

По гладкой проволочной винтовой линии, ось которой вертикальна,  скользит с нулевой  начальной скоростью бусинка. В процессе движения вектор скорости бусинки образует с горизонтом угол alpha=pi/6. Найдите вертикальное перемещение h бусинки за первую tau =1 с движения.

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
25.05.2020, 03:31
общий
Адресаты:
Я несколько часов решал Вашу задачу rfpro.ru/question/198634 .
От Вас ни Оценки за Ответ, ни Спасибо за старания.
Многие эксперты перестали консультировать изза таких неблагодарных просителей. А я не успеваю решать всем.
давно
Посетитель
404074
12
25.05.2020, 10:16
общий
[q=259041][/q]
Извините, оценил ваш ответ по максимуму!!! Прошу помочь еще мне решить задачи)
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
26.05.2020, 09:31
общий
это ответ
Здравствуйте, danikfmla!
Условие : Угол к горизонту [$945$] = [$960$]/6 = 30°.
Вычислить вертикальное перемещение h бусинки за первую [$964$] =1 с движения.

Решение: Если смотреть на спираль сверху, мы увидим окружность, и движущуюся по ней равноускоренно бусинку. Тангенциальное ускорение направлено так же, как линейная скорость - по касательной к окружности (если смотреть т-ко сверху!). Но если посмотреть сбоку на эту же спираль, то видно, что линейная скорость направлена чуть вниз (бусинка скользит!). Значит, и тангенциальное ускорение тоже направлено так же, под углом [$945$] к горизонтали.
Я прилагаю поясняющий рисунок, где я начертил боковую цилиндрическую поверхность траектории движения бусинки, развёрнутую на вертикальную экран-плоскость.

Из рисунка хорошо видна зависимость ускорений (сил, делённых на массу бусинки)
a[$964$] = g·sin([$945$]) - тут g = 9,8 м/с2 - ускорение земного тяготения.

Теперь вспоминаем зависимость пройденного пути при равноускоренном движении:
S(t) = S0 + V0·t + a·t2 / 2
Поскольку задано: бусинка "скользит с нулевой начальной скоростью", то V0=0 и S0 = 0.
Получаем S([$964$]) = a[$964$]·[$964$]2 / 2 = g·sin([$945$])·[$964$]2 / 2

Из того же эскиза видно, что h / S = sin([$945$])
Значит, искомая высота h = S·sin([$945$]) = g·sin2([$945$])·[$964$]2 / 2 = 9,8·sin2([$960$]/6)·12 / 2
Учитывая sin2([$960$]/6) = (1/2)2 = 1/4 ,
Получаем h = 9,8·(1/4) / 2 = 9,8 / 8 = 1,225 м
Ответ : вертикальное перемещение бусинки за первую [$964$] =1 с движения равно 1,2 м . НЕзависимо от радиуса спирали, что любопытно! При бесконечно большом радиусе спираль вырождается в наклонную плоскость.

Для проверки-страховки пробуем "впадать в крайности" :
Если задать угол [$945$] = 0 , то h0 = g·sin2(0)·[$964$]2 / 2 = 0 - нет движения!
Если задать угол [$945$] = 90° (вертикальное падение) , то hв = g·sin2(90°)·[$964$]2 / 2 = g·[$964$]2 / 2 - формула свободного падения, что и требовалось доказать.

Решение похожей задачи см в решебнике "Движение по окружности: задачи заочной школы МФТИ" Ссылка
5
Спасибо большое!!!
давно
Посетитель
404074
12
26.05.2020, 10:23
общий
Адресаты:
Спасибо большое, очень помогли!!!
Форма ответа