Здравствуйте, Михаил !
Дано: Интервал времени: t
0 = 0 , t
3 = 4 с , Максимальное угловое ускорение E
max = 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 : t
0 = 0 , t
1 = 1 , t
2 = 3 , t
3 = 4 сек.
Оцифруем эти отрезки в алгебраический вид: Вычислим их Угловые коэффициенты :
K
OA = AE / OE = E
max / (t
1 - t
0) = 2 / 1 = 2[$8195$] ;[$8195$] K
AB = (BD - AE) / (t
2 - t
1) = (E
max - E
max) / 2 = 0 / 2 = 0 ;
K
BC = (0 - BD) / (t
3 - t
2) = -E
max / (4 - 3) = -2 / 1 = -2
Уравнения отрезков: [$949$]
1(t) = K
OA·t = 2·t на интервале t = [0 ; 1] сек ;
[$949$]
2 = E
max = 2 рад / с
2 на интервале t = [1 ; 3] сек ;
[$949$]
3(t) = K
BC·(t - t
3) = (-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 t
0 = 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 t
3 = 4 сек.
Задачу можно решить гораздо проще графическим методом. Угловая скорость есть площадь под ломаной линией OABC .
Площадь трапеции S
OABC = (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!