Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
§ 41. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ КИНЕМАТИКИ ТОЧКИЗадачи, решаемые методами кинематики точки, могут состоять в определении траектории, скорости или ускорения точки, в отыскании времени, в течение которого точка проходит тот или иной путь, или пути, проходимого за тот или иной промежуток времени, и т. п. Прежде чем решать любую из такого рода задач, надо установить, по какому закону движется точка. Этот закон может быть непосредственно задан в условиях задачи (задачи 47, 48) или же из условий задачи определен (задачи 49, 50). Задача 47. Движение точки задано уравнениями (
Определить траекторию, скорость и ускорение точки. Решение. Для определения траектории исключаем из уравнений движения время t. Умножая обе части первого уравнения на 3, а обе части второю — на 4 и почленно вычитая из первого равенства второе, получим: Следовательно, траектория — прямая линия, наклоненная к оси Определяем скорость точки. По формулам (12) и (13) получаем:
Теперь находим ускорение точки. Формулы (14) и (15) дают:
Направлены векторы и и а вдоль траектории, т. е. вдоль прямой АВ. Проекции ускорения на координатные оси все время отрицательны, следовательно, ускорение имеет постоянное направление от В к А. Проекции скорости при Заметим, наконец, что при Итак, заданные в условиях задачи уравнения движения рассказывают нам всю историю движения точки. Движение начинается из точки О с начальной скоростью
Рис. 118
Рис. 119 Задача 48. Движение точки задано уравнениями:
где Решение. Возводя первые два уравнения почленно в квадрат и складывая, получаем
Следовательно, траектория лежит на круглом цилиндре радиуса R, ось которого направлена вдоль оси
Таким образом, траекторией точки будет линия пересечения синусоидальной поверхности, образующие которой параллельны оси Найдем скорость и ускорение точки. Дифференцируя уравнения движения по времени, получаем:
откуда
Стоящие под знаком радикала величины постоянны. Следовательно, движение происходит с постоянной по модулю скоростью, направленной по касательной к траектории, Теперь по формулам (14) вычисляем проекции ускорения;
откуда
Итак, движение происходит с постоянным по модулю ускорением, Для определения направления ускорения имеем формулы:
Но, очевидно,
где a и P — углы, образуемые с осями Заметим, что хотя в данном случае движение и происходит со скоростью, постоянной по модулю, ускорение точки не равно нулю, так как направление скорости изменяется. Задача 49. Человек ростом h удаляется от фонаря, висящего на высоте Решение. Для решения задачи найдем сначала закон, по которому движется конец тени. Выбираем начало отсчета в точке О, находящейся на одной вертикали с фонарем, и направляем вдоль прямой, по которой движется конец тени, координатную ось Из подобия треугольников ОАМ и DAB находим:
Это уравнение выражает закон движения конца тени М, если закон движения человека, т. е. Взяв производную по времени от обеих частей равенства и замечая, что по формуле
Если человек движется с постоянной скоростью Обращаем внимание на то, что при составлении уравнений движения надо изображать движущееся тело или механизм (см. задачу 50) в произвольном положении. Только тогда мы потучим уравнения, определяющие положение движущейся точки (или
Рис. 120
Рис. 121 Задача 50. Определить траекторию, скорость и ускорение середины М шатуна кривошипно-ползунного механизма (рис. 121), если Решение. Начинаем с определения уравнений движения точки М. Проводя оси и обозначая координаты точки М в произвольном положении через
Заменяя
Для определения траектории точки М представим уравнения движения в виде
Возводя эти равенства почленно в квадрат и складывая, получим
Итак, траектория точки М — эллипс с полуосями 3b и b. Теперь по формулам (12) и 13) находим скорость точки М:
Скорость оказывается величиной переменной, меняющейся с течением времени в пределах от Далее по формулам (14; определяем проекции ускорения точки
отсюда
где Для определения направления а имеем по формулам (15):
Отсюда, так же как и взадаче 48, находим, что ускорение точки М все
|
1 |
Оглавление
|