Консультация № 198441
02.05.2020, 02:44
0.00 руб.
0 6 1
Здравствуйте. Пожалуйста помогите решить, ещё не сталкивался с такими задачами, ваша помочь практически необходима, заранее спасибо

Равносторонний треугольник ABC, вырезанный из тонкого ровного листа жести, скользит по плоской поверхности. В некоторый момент времени скорость вершины A направлена вдоль стороны AB, и при этом скорость вершины C равна по величине скорости вершины A. Чему может быть равно отношение максимальной и минимальной величины скорости точек треугольника в этот момент времени? Ответ округлите до целого числа. Если возможных ответов несколько, введите каждый в своё поле.

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
04.05.2020, 04:10
общий
Адресаты:
Если треугольник скользит поступательно без вращения, тогда все точки треугольника движутся с одинаковой скоростью, и отношение макси- и мини-величины скорости точек треугольника равно 1 в любой момент времени. Это было бы слишком простой задачей.

Вероятно, треугольник всё-таки вращается? Вокруг какой точки? Фраза Условия "вырезанный из тонкого ровного листа" намекает на свободное вращение вокруг центра масс (без принудительного вмешательства в процесс вращения вокруг к-либо вершины треугольника). Тогда надо складывать геометрически векторы поступательной скорости и вращательной.

Слишком много предположений к большому объёму вычислений наугад.
Нет ли Ответа к этой задаче или уточнений об особенностях доп-вращения?
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
05.05.2020, 03:04
общий
Похоже, Автор Консультации сбежал.
давно
Посетитель
404000
1
05.05.2020, 10:02
общий
05.05.2020, 12:03
Нет, никаких дополнительных данных нет
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
06.05.2020, 13:56
общий
Прошу продлить Консультацию на 1 сутки. Я уже решил задачу, но не могу быстро придумать, как выдать множественные варианты по 2м параметрам.
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
06.05.2020, 17:53
общий
это ответ
Здравствуйте, 89614420062!
Условие : Скорость вершины A направлена вдоль стороны AB, Скорости вершин A и C равны (Va = Vc).
Вычислить отношение N максимальной и минимальной величин скоростей точек треугольника.

Решение: Полагаем, будто треугольник не просто скользит по плоской поверхности, но ещё и вращается вокруг центра масс. Так как треугольник вырезан из тонкого ровного листа жести, его центр масс точка O является центром биссектрис каждой вершины. Угол при вершине равностороннего треугольника равен 60°, а угол м-ду биссектрисой и любой стороной - 30°.
Пусть центр масс движется поступательно со скоростью V0 под углом [$946$] к оси OX, а каждая вершина вращается вокруг центра со скоростью U .

В поступательно движущейся системе отсчета, связанной с центром треугольника, скорости вращения его вершин относительно центра равны друг другу по величине, и каждая из них перпендикулярна линии, проведенной к соответствующей вершине из центра треугольника.

Согласно закону сложения скоростей, скорости вершин A, C и B в неподвижной системе отсчёта определяются векторными равенствами:
V[$8594$]a = V[$8594$]0 + U[$8594$]a
V[$8594$]c = V[$8594$]0 + U[$8594$]c
V[$8594$]b = V[$8594$]0 + U[$8594$]b

Горизонтальная x-проекция скорости Vax = V0·cos([$946$]) - U·sin(30°)
Поскольку в Условии запрошено вычислить отношения скоростей (а не их абсолютные значения), примем, будто V0 = 1 (так называемая "единичная скорость").
Заменим sin(30°) = 1/2 , получим Vax = V0·cos([$946$]) - U / 2 = cos([$946$]) - U / 2
Вертикальная y-проекция скорости Vay = V0·cos([$946$]) + U·cos(30°) = 0
Условие1 "скорость вершины A направлена вдоль стороны AB" означает, что Vay = 0

Примечание : Чтоб избежать путаницу со знаками, предполагаем при составлении формул, будто вектор V0 с пока неизвестным направлением находится в первом квадранте, и его угол [$946$] отсчитывается от оси OX в положительном направлении (против часовой стрелки)

Квадрат скорости Va равен сумме квадратов его ортогональных проекций:
Va2 = [cos([$946$]) - U / 2]2 + 02 = cos2([$946$]) + U2/4 - U·cos([$946$])

Для вершины C Горизонтальная x-проекция скорости Vcx = V0·cos([$946$]) + U = cos([$946$]) + U
Вертикальная y-проекция скорости Vcy = -V0·sin([$946$]) = -sin([$946$])
Квадрат скорости Vс равен сумме квадратов его ортогональных проекций:
Vc2 = [cos([$946$]) + U]2 + sin2([$946$]) = cos2([$946$]) + U2 + 2·U·cos([$946$]) + sin2([$946$]) = U2 + 2·U·cos([$946$]) + 1 потому что cos2([$946$]) + sin2([$946$]) = 1

При составлении системы уравнений надо выполнить 2 условия :
1)"скорость вершины A направлена вдоль стороны AB" - значит, Vay = 0
2)"скорость вершины C равна по величине скорости вершины A" , приравняем Va2 = Vc2 .

У меня не хватило ума делать выкладки на бумаге или текстовых строках. Я стал путаться, потерял много времени. Поэтому, предлагаю Вам решение, выполненное в приложении ru.wikipedia.org/wiki/Mathcad . Маткад вычисляет всё быстро и страхует от ошибок типа "человеческий фактор". Маткад-скриншот прилагаю. Я добавил в него подробные комментарии зелёным цветом.

Также в Маткаде сделана проверка, кот-я показала, что модули скоростей вершин A и C одинаковы, а y-компонента скорости вершины A равна нулю, то есть, направлена вдоль стороны AB.
Отрицательное значение скорости U = -1 означает, что я не угадал направление вращения скользящего треугольника.

Ответ : отношение максимальной и минимальной величин скорости точек треугольника равно 2.

Решения похожих задач : "Равносторонний треугольник скользит по горизонтали" Ссылка1,
"Треугольник скользит…" Ссылка2
5
давно
Старший Модератор
31795
6196
06.05.2020, 18:53
общий
Адресаты:
Цитата: 89614420062
Спасибо за ответ, я очень вам благодарен

Если хотели поблагадорить, зачем модереторов звать?
Об авторе:
Мне безразлично, что Вы думаете о обо мне, но я рад за Вас - Вы начали думать.

Форма ответа