Здравствуйте, Ника!
Условие : Нормальное ускорение a
n = A·t
2 , А = 2,5 м / c
4 , радиус R = 3,2 м .
Вычислить тангенциальное и полное ускорение частицы в момент времени t
2 = 5,0 с .
Решение : Модуль нормального (центростремительного) ускорения связан с угловой скоростью [$969$] формулой :
a
n = [$969$]
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):
[$969$] = [$8730$](a
n / R) = [$8730$](A·t
2 / 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 / с
2 - оно у нас постоянно (НЕ зависит от времени).
Полное ускорение есть геометрическая сумма ортогональных векторов нормального и тангенциального ускорений. Модуль полного ускорения :
a
p = [$8730$](a
n2 + a
[$964$]2)
В заданный момент времени t
2 = 5 c
a
n = 62,50 м/с
2 ; a
p = 62,56 м/с
2 - они почти одинаковы изза малости тангенциального ускорения.
Ответ : через t= 5,0 с после начала движения тангенциальное ускорение будет 2,828 м / с
2 (оно НЕ меняется со временем),
полное ускорение достигнет 62,56 м/с
2 .
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 :
a
n(0) = [$969$]
2(0)·R = 0 ,
a
n(1) = [$969$]
2(1)·R = 2,5 м/с
2 ;
a
n(0) = [$969$]
2(5)·R = 62,5 м/с
2 .
Сравним эти вторичные результаты с вычислениями по исходной (первичной) формуле : a
n(t) = 2,5·t
2 :
a
n(0) = 2,5·0
2 = 0 ,
a
n(1) = 2,5·1
2 = 2,5 м/с
2 ;
a
n(0) = 2,5·5
2 = 62,5 м/с
2 . =Полное совпадение. Проверка успешна.
Если что-то непонятно, спрашивайте в минифоруме.