Условие: Начальная скорость V
0 = 30 м/c, угол бросания [$945$] = 60°.
Вычислить: координаты тела, тангенциальное и нормальное ускорения в момент времени t
1 = 1 с.
Решение : В Условии не упомянуты параметры сопротивления воздуха, по умолчанию полагаем, что сопротивлением воздуха можно пренебречь. Начальные координаты тела также НЕ заданы. Значит, X
0 = Y
0 = 0 - тело брошено из начала координат - точки O(0; 0).
Читаем учебную статью "
Движение тела, брошенного под углом к горизонту"
Ссылка1 . Следуем алгоритму хорошо-продуманной статьи:
Любое сложное движение материальной точки можно представить как наложение независимых движений вдоль координатных осей, причём в направлении разных осей вид движения может отличаться. В нашем случае движение летящего тела можно представить как наложение 2х независимых движений: равномерного движения вдоль горизонтальной оси (оси Х) и равноускоренного движения вдоль вертикальной оси (оси Y).Проекции скорости тела изменяются со временем следующим образом: V
x = V
0·cos([$945$])
V
y = V
0·sin([$945$]) - g·t , где V
0 - начальная скорость, [$945$] - угол бросания, g = 9,807 м/с
2Координаты тела изменяются так: X = V
0·t·cos([$945$])[$8195$] (1)
Y = V
0·t·sin([$945$]) - g·t
2/2 [$8195$] (2)
Что означают затребованные в Условии "тангенциальное и нормальное ускорения"? - Тангенциальная составляющая ускорения описывает быстроту изменения скорости по модулю и направлена по касательной к траектории криволинейного движения.
Нормальная (радиальная, центростремительная) составляющая ускорени характеризует быстроту изменения скорости по направлению и ориентирована к центру кривизны траектории движения точки.
Значит, надо получить уравнение траектории тела, т.е. уравнение, связывающее координаты х и у тела во время движения. Для этого из первого уравнения (1) выразим время:
t = X / (V
0·cos([$945$])) и подставим его во второе уравнение. Тогда получим:
Y(x) = x·tg([$945$]) - g·x
2 / (2·V
02·cos
2([$945$]))
Дальнейшие вычисления я сделал в популярном приложении
Маткад (ссылка2) . Маткад избавляет меня от частых ошибок. Маткад-скриншот с графиком траектории прилагаю . Я добавил в скрин подробные комментарии зелёным цветом.
Ответ: в момент времени t
1 = 1 сек координаты тела равны x=15 м, y=21 м. Тангенциальное и нормальное ускорения равны 7,2 и 6,7 м/с
2 соответственно. Проверка метода сделана. =Удачи!