Консультация № 203193
26.09.2022, 16:17
0.00 руб.
0 2 1
Уважаемые эксперты! Пожалуйста, ответьте на вопрос:
Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос:
Диск вращается с угловым ускорением, зависимость от времени которого задается графиком. Найти максимальную угловую скорость диска в интервале времени 0<t<4 с, если
Emax =2 с–2.


Возможные ответы: а) 4 с–1; б) 5 с–1; в) 6 с–1; г) 7 с–1; д) 8 с–1.
Большое спасибо, что помогли мне!

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
01.10.2022, 05:18
общий
Адресаты:
Здравствуйте, Михаил ! Приятно видеть Ваш новый, приличный ник!
Сейчас я начну решать Вашу задачу.
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
01.10.2022, 09:54
общий
01.10.2022, 12:28
это ответ
Здравствуйте, Михаил !
Дано: Интервал времени: t0 = 0 , t3 = 4 с , Максимальное угловое ускорение Emax = 2 с-2 , График раскрутки.
Вычислить максимальную угловую скорость [$969$]max .

Решение: Читаем учебник "Физика в СреднейШколе. Аксенович, Ракина…" rfpro.ru/d/13179.pdf (Ссылка1) . Цитирую абзац на стр20 : "При неравномерном вращении … тела быстроту изменения угловой скорости со временем характеризует угловое ускорение:
[$949$] = [$916$][$969$] / [$916$]t = ([$969$]2 - [$969$]1) / [$916$]t
"
Значит, для решения обратной задачи - вычисления угловой скорости - надо вычислить интеграл :
[$969$] = t0t3[$8747$][$949$](t)·dt

Мы видим на графике, что функция [$949$](t) НЕ постоянна, она есть ломая линия и состоит из 3х отрезков: OA , AB , BC .
Пограничные точки излома имеют абсциссы : t0 = 0 , t1 = 1 , t2 = 3 , t3 = 4 сек.
Оцифруем эти отрезки в алгебраический вид: Вычислим их Угловые коэффициенты :
KOA = AE / OE = Emax / (t1 - t0) = 2 / 1 = 2[$8195$] ;[$8195$] KAB = (BD - AE) / (t2 - t1) = (Emax - Emax) / 2 = 0 / 2 = 0 ;
KBC = (0 - BD) / (t3 - t2) = -Emax / (4 - 3) = -2 / 1 = -2

Уравнения отрезков: [$949$]1(t) = KOA·t = 2·t на интервале t = [0 ; 1] сек ;
[$949$]2 = Emax = 2 рад / с2 на интервале t = [1 ; 3] сек ;
[$949$]3(t) = KBC·(t - t3) = (-2)·(t - 4) = 8 - 2·t на интервале t = [3 ; 4] сек . Как составлять уравнения прямых на плоскости, хорошо написано в учебной статье "Уравнение прямой на плоскости" Ссылка2 .

Интеграл суммы равен сумме интегралов: [$969$] = t0t3[$8747$][$949$](t)·dt = t0t1[$8747$][$949$]1(t)·dt + t1t2[$8747$][$949$]2·dt + t2t3[$8747$][$949$]3(t)·dt
При вычислении определённых интегралов надо добавлять так называемую Постоянную интегрирования. Эта константа в текущей задаче олицетворяет Начальную угловую скорость [$969$]0 , с которой диск вращался до момента t0 = 0 . Однако, эта [$969$]0 НЕ задана в Условии задачи, и по традиции / умолчанию принимаем, будто [$969$]0 = 0 (диск НЕ вращался до начала раскутки).

Вы можете вычислять любым удобным Вам способом (на бумажке, используя Windows-калькулятор, OnLine-калькуляторы…).
Я люблю вычислять в популярном приложении Маткад (ссылка3) . Маткад избавляет меня от частых ошибок. Маткад-скриншот с окультуренным графиком прилагаю . Я добавил в скрин подробные комментарии зелёным цветом , чтобы Вам был понятен ход рассуждений.
Ответ : Максимальная угловая скорость диска в интервале времени 0 < t < 4 с равна 6 с-1 (6 рад / с) . Эта скорость достигается в последний момент раскрутки t3 = 4 сек.

Задачу можно решить гораздо проще графическим методом. Угловая скорость есть площадь под ломаной линией OABC .
Площадь трапеции SOABC = (OC + AB)·h / 2 = (4 + 2)·2 / 2 = 6 [с-2·с = с-1] . Тут h = 2 - высота трапеции.
Если что-то осталось не понятно, задавайте вопросы в ниже-минифоруме. =Удачи!
Форма ответа