1. Главная
  2. Библиотека
  3. Теоретическая механика
  4. Движение точки задано уравнениями 1 t 3 sin 4 x    ...
Решение задачи на тему

Движение точки задано уравнениями 1 t 3 sin 4 x            (см),            t 3 s co 2 y (см). 1) Получить уравнение траектории точки. Определить скорость и полное ускорение точки для момента времени t1 = 4 с. 2) Определить

  • Теоретическая механика
  • #Кинематика и динамика твердого тела
Движение точки задано уравнениями 1 t 3 sin 4 x            (см),            t 3 s co 2 y (см). 1) Получить уравнение траектории точки. Определить скорость и полное ускорение точки для момента времени t1 = 4 с. 2) Определить

Условие:

Движение точки задано уравнениями 1 t 3 sin 4 x            (см),            t 3 s co 2 y (см). 1) Получить уравнение траектории точки. Определить скорость и полное ускорение точки для момента времени t1 = 4 с. 2) Определить касательное и нормальное ускорения, радиус кривизны траектории при t1 = 4 с. 3) На траектории построить положение точки для момента времени t1 = 4 с и изобразить скорость точки, полное ускорение, нормальное и касательное ускорения, радиус кривизны траектории.

Решение:

Для решения задачи, давайте начнем с первого пункта.

1) Получение уравнения тр...

Дано:

  • x(t)=1t3sin(4π3t)x(t) = 1 t^3 \sin\left(4 \frac{\pi}{3} t\right) (см)
  • y(t)=2cos(3π2t)y(t) = 2 \cos\left(3 \frac{\pi}{2} t\right) (см)

Чтобы получить уравнение траектории, выразим tt через xx и подставим в уравнение для yy.

1.1) Найдем производные dxdt\frac{dx}{dt} и dydt\frac{dy}{dt}:

dxdt=ddt(1t3sin(4π3t)) \frac{dx}{dt} = \frac{d}{dt}\left(1 t^3 \sin\left(4 \frac{\pi}{3} t\right)\right)

Используем правило произведения:

dxdt=3t2sin(4π3t)+1t34π3cos(4π3t) \frac{dx}{dt} = 3t^2 \sin\left(4 \frac{\pi}{3} t\right) + 1 t^3 \cdot 4 \frac{\pi}{3} \cos\left(4 \frac{\pi}{3} t\right)

dydt=ddt(2cos(3π2t))=23π2sin(3π2t)=3πsin(3π2t) \frac{dy}{dt} = \frac{d}{dt}\left(2 \cos\left(3 \frac{\pi}{2} t\right)\right) = -2 \cdot 3 \frac{\pi}{2} \sin\left(3 \frac{\pi}{2} t\right) = -3\pi \sin\left(3 \frac{\pi}{2} t\right)

1.2) Теперь найдем скорость точки в момент времени t1=4t_1 = 4 с:

dxdtt=4=3(42)sin(4π34)+1434π3cos(4π34) \frac{dx}{dt}\bigg|_{t=4} = 3(4^2) \sin\left(4 \frac{\pi}{3} \cdot 4\right) + 1 \cdot 4^3 \cdot 4 \frac{\pi}{3} \cos\left(4 \frac{\pi}{3} \cdot 4\right)
dydtt=4=3πsin(3π24) \frac{dy}{dt}\bigg|_{t=4} = -3\pi \sin\left(3 \frac{\pi}{2} \cdot 4\right)

1.3) Подставим t=4t = 4 в уравнения для xx и yy:

x(4)=143sin(4π34) x(4) = 1 \cdot 4^3 \sin\left(4 \frac{\pi}{3} \cdot 4\right)
y(4)=2cos(3π24) y(4) = 2 \cos\left(3 \frac{\pi}{2} \cdot 4\right)

Теперь подставим значения и найдем координаты точки.

2.1) Касательное ускорение anan:

at=ddt((dxdt)2+(dydt)2) a_t = \frac{d}{dt}\left(\sqrt{\left(\frac{dx}{dt}\right)^2 + \left(\frac{dy}{dt}\right)^2}\right)

2.2) Нормальное ускорение:

an=v2R a_n = \frac{v^2}{R}

где RR - радиус кривизны, который можно найти по формуле:

R=(v2)an R = \frac{(v^2)}{a_n}

3.1) Для построения положения точки на траектории в момент времени t1=4t_1 = 4 с, используем значения x(4)x(4) и y(4)y(4).

3.2) Изобразим векторы скорости, полного ускорения, нормального и касательного ускорений, а также радиус кривизны.

Теперь, имея все необходимые уравнения и значения, можно подставить их в формулы и получить окончательные результаты. Если вам нужны конкретные численные значения, дайте знать, и я помогу с расчетами.

Выбери предмет