Консультация № 199322
15.10.2020, 20:44
0.00 руб.
0 1 1
Уважаемые эксперты! Пожалуйста, ответьте на вопрос:
Зависимость модуля нормального ускорения частицы, движущейся по окружности радиусом R=3,2 м имеет вид: a (n)= At2 (в квадрате), где А=2,5 м/ c4 (в 4 степени) . Определите: тангенциальное и полное ускорение частицы через t= 5,0 с после начала движения, если в момент начала отсчета времени частица покоилась.


Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
20.10.2020, 12:46
общий
это ответ
Здравствуйте, Ника!
Условие : Нормальное ускорение an = A·t2 , А = 2,5 м / c4 , радиус R = 3,2 м .
Вычислить тангенциальное и полное ускорение частицы в момент времени t2 = 5,0 с .

Решение : Модуль нормального (центростремительного) ускорения связан с угловой скоростью [$969$] формулой :
an = [$969$]2·R [$8195$] [$8195$] (1)
Вектор нормального ускорения направлен к центру окружности вращения.

Тангенциальная составляющая ускорения описывает быстроту изменения скорости по модулю и направлена по касательной к траектории криволинейного движения. Модуль тангенциального ускорения - это производная от линейной скорости V :
a[$964$] = dV / dt = V' = [$969$]'·R

Отличие нашей задачи от обычных : она составлена "наоборот" : у нас нет данных о скорости, но есть - Модуль нормального (центростремительного) ускорения . "Вывернем" скорость из формулы (1):
[$969$] = [$8730$](an / R) = [$8730$](A·t2 / R) = [$8730$](A / R)·t = 0,884·t - тут можно заметить, что угловая скорость возрастает в функции времени равно-ускоренно.

Продолжим вычислять тангенциальное ускорение
a[$964$] = [$969$]'·R = ([$8730$](A / R)·t)'·R = [$8730$](A·R)·t' = [$8730$](A·R) = [$8730$](2,5·3,2) = 2,828 м / с2 - оно у нас постоянно (НЕ зависит от времени).

Полное ускорение есть геометрическая сумма ортогональных векторов нормального и тангенциального ускорений. Модуль полного ускорения :
ap = [$8730$](an2 + a[$964$]2)

В заданный момент времени t2 = 5 c
an = 62,50 м/с2 ; ap = 62,56 м/с2 - они почти одинаковы изза малости тангенциального ускорения.

Ответ : через t= 5,0 с после начала движения тангенциальное ускорение будет 2,828 м / с2 (оно НЕ меняется со временем),
полное ускорение достигнет 62,56 м/с2 .

Как проверить правильность вычислений? Вычислим нормальное ускорение частицы обычным, классическим способом по формуле (1) в трёх точках движения : в моменты 0 , 1 и 5 сек :
an(0) = [$969$]2(0)·R = 0 ,
an(1) = [$969$]2(1)·R = 2,5 м/с2 ;
an(0) = [$969$]2(5)·R = 62,5 м/с2 .

Сравним эти вторичные результаты с вычислениями по исходной (первичной) формуле : an(t) = 2,5·t2 :
an(0) = 2,5·02 = 0 ,
an(1) = 2,5·12 = 2,5 м/с2 ;
an(0) = 2,5·52 = 62,5 м/с2 . =Полное совпадение. Проверка успешна.
Если что-то непонятно, спрашивайте в минифоруме.
5
Большое спасибо за помощь!
Форма ответа