Консультация № 198998
05.07.2020, 08:04
0.00 руб.
0 4 1
Доброго времени суток, уважаемые эксперты. Прошу вашей помощи в следующем вопросе:

Кусок твёрдого материала в форме плоского равнобедренного прямоугольного треугольника ABC, (угол при вершине C — прямой), скользит по плоской поверхности. В некоторый момент времени скорость вершины C направлена в сторону вершины A, и при этом скорость вершины B направлена в противоположную сторону и в два раза больше по величине (по отношению к скорости C). Во сколько раз величина скорости вершины A больше, чем величина скорости C? Ответ округлите до сотых.


Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
05.07.2020, 16:04
общий
Адресаты:
На портале rfpro.ru решено уже много задач, похожих на Вашу, когда плоская фигура скользит по поверхности и при этом вращается.
Вы можете ознакомиться с решениями на страницах "Квадрат скользит и вращается" rfpro.ru/question/198935 Ссылка , rfpro.ru/question/198927 ,
Диск двигается по ровной горизонтальной поверхности rfpro.ru/question/198889 ,
Гантель скользит и вращается rfpro.ru/question/198863 ,
Диск по поверхности вращается эксцентрично rfpro.ru/question/198825

Возможно, когда Вы почитаете и поймёте несложный принцип геометрического сложения скоростей поступательного и вращательного движений, то сможете решить свою задачу самостоятельно? Этим Вы закрепите свои знания по физике \ кинематике и почувствуете себя Героем-победителем!
давно
Посетитель
226425
1567
08.07.2020, 02:59
общий
это ответ
Здравствуйте, Inwiz!
Приготовить: карандаши, ластик, чертежные принадлежности, лист бумаги в клеточку.
Поехали.
Дано:
Треугольник ABC - равнобедренный прямоугольный
VB=2VC

Найти:
VA/VC
Решение:
1. Чертим заданный треугольник, обозначаем заданные скорости...
Так-так-так.... скорость VC у нас есть (на чертеже), осталось построить скорость VA и сравнить длины соответствующих векторов.
2. Пусть катеты треугольника равны а, тогда гипотенуза равна а[$8730$]2
Проведем также медианы треугольника - точка О - точка пересечения медиан является центром масс треугольника и одновременно центром вращения. Каждая точка треугольника будет вращаться вокруг центра масс с одинаковой угловой скоростью [$969$]. Сам центр масс не вращается.

***
На этом этапе, видимо, нужно упомянуть, что данная задача в большей степени геометрическая, чем физическая, поэтому следует чертить красиво, пользуясь чертежными принадлежностями, соблюдая размеры, пропорции, углы и масштабы... И общую математическую культуру.
Размеры сторон треугольника могут быть любые: я строил по катетам 5 см на бумаге в клеточку. Скорость V[sub]C[/sub] был взята 1 см, следовательно скорость V[sub]B[/sub] должна быть 2 см. Вы можете взять масштабы и размеры другие, какие вам нравятся

3. Через соответствующие вершины перпендикулярно медианам проведем вспомогательные пунктиры - направления линейных скоростей вращательного движения вершин треугольника. На следующем рисунке это красные пунктирные линии.

Теперь хорошо бы было отложить и сами скорости Vr - линейные скорости вращательного движения. Величины этих скоростей пропорциональны радиусу вращения.
Vr=[$969$]*r ........... (1)
Радиусы вращения вершин треугольника равны расстоянию от вершины до центра вращения О - это часть медианы. Как известно, точка пересечения медиан делит их на части в соотношении 1/2. Нам нужны длины медиан. Воспользуемся известными формулами геометрии, например, по этой ссылке.
Тогда радиус вращения вершины С
rC=CO=(2/3)*a([$8730$]2/2)=a[$8730$]2/3 ....... (2)
Радиусы вращения вершин А и В одинаковы и равны
rA=rB=BO=(2/3)*[$8730$][(5/4)*a2] = a[$8730$]5/3 ......... (3)
Теперь можем сравнить линейные скорости вращения вершин В и С. В соответствии с формулой (1) найдем отношение:
VrB/VrC=[$969$]*rB/[$969$]*rC=[$8730$]5/[$8730$]2 = 1,581 ....... (4)
- с учетом того, что авторы задачи просят ответ округлить до сотых, промежуточный результат округлим до тысячных.... даже не знаю пока, пригодится ли нам это где-то далее, но вот такое отношение мы нашли.
О!!! Кстати! [$8730$]2 - это гипотенуза треугольника с катетами =1, а [$8730$]5 - это гипотенуза треугольника с катетами 1 и 2. И если приглядеться к нашему рисунку, на котором еще пока нет скоростей Vr, есть только их направления, - можно найти (увидеть, догадаться, озариться, мысленно представить) эти треугольники. Особенная удача в том, что мы стали строить наши треугольники на листочке в клеточку. И скорость VC приняли за 1, а скорость VB приняли =2. И тогда наши искомые скорости Vr - это и есть те гипотенузы, о которых мы говорили тремя строками выше.
Давайте уже отложим (построим) их наконец-то (красные вектора вдоль красных пунктиров).
4. Также мы видим, что для завершения этих треугольников необходимо в обоих случаях отложить одинаковые вектора (зеленые стрелочки)... Как удачно! - они тоже равны 1. А это означает, что мы нашли скорость поступательного движения всех точек нашего однородного треугольного тела.

5. Каждая точка тела участвует в двух видах движения: 1 - Вращательное - про него мы уже почти все знаем у нашего треугольника, и 2 - поступательное - скорость поступательного движения всех точек тела одинакова и равна скорости поступательного движения центра вращения О данного тела.
При этом скорость V[sub]X[/sub] любой точки Х тела равна векторной (или геометрической) сумме векторов вращательного V[sub]rX[/sub] и скорости V[sub]O[/sub] поступательного движения данной точки.
Таким образом...
6. V[sub]A[/sub]=V[sub]rA[/sub]+V[sub]O[/sub] ....... (5)
Вдоль красного пунктира, проходящего через вершину А откладываем вектор V[sub]rA[/sub] - его величина равна величине VrB. К концу вектора V[sub]rA[/sub] прикладываем вектор V[sub]O[/sub]. Далее, по правилу сложения векторов (правило треугольника) соединяем начало первого вектора и конец последнего - получаем искомый вектор V[sub]A[/sub] (темно-синяя стрелка).

7. Удача нас сегодня не покинет - мы видим, что величину вектора VA можно найти по теореме Пифагора, как гипотенузу треугольника с катетами 1 и 3 (о, какое счастье, что есть тетради в клеточку )
Значит так
VA= [$8730$](32+12) = [$8730$]10 = 3,16 ............. (6)
8. Окончательно
VA/VC = 3,16/1 = 3,16
Как-то так
На всяк.сл. мое решение

Удачи



5
Об авторе:
С уважением
shvetski
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
08.07.2020, 06:42
общий
Адресаты:
Как прошёл морской поход?
Судя по Вашему вдохновенному Ответу, энергии у Вас прибавилось, а не убавилось?
давно
Посетитель
226425
1567
08.07.2020, 11:18
общий
Адресаты:
Спасибо, Владимир Николаевич, всё отлично да, энергии это несомненно добавляет. И не только
Об авторе:
С уважением
shvetski
Форма ответа