Теоретическая механика. Кинематика. Мареева Н.Л. - 7 стр.

UptoLike

Составители: 

2
22
33
2
22
22
2
11
77,1749,59,165,1
8,6004,45,51
187,40
1
с
см
actпри
с
см
actпри
с
cм
aatпри
x
=+==
=+==
===
Выбираем масштаб ускорения и строим вектор ускорения по
составляющим
х
а и
у
а
.
4. Касательное ускорение для t = 0 определим по физиче-
скому смыслу, т. к. скорость движения точки в этот момент вре-
мени равна нулю:
2
111
187,4
с
см
aaa
x
===
τ
Касательное ускорение для других заданных моментов вре-
мени определим на основании формулы:
()( )( )
2
22
535,1
77,2
004,4813,15,5093,2
1
с
см
actпри
V
aVaV
a
yyxx
=
×+×
==
+
=
τ
τ
Отрицательный знак касательного ускорения указывает на то,
что вектор касательного ускорения направлен в сторону, проти-
воположную вектору скорости точки:
(
)( )( )
2
33
67,12
96,4
49,522,29,1644,4
5,1
с
см
actпри =
×+×
==
τ
Положительный знак касательного ускорения указывает на
то, что вектор касательного ускорения направлен в ту же сторону,
что и вектор скорости точки.
5. Нормальное ускорение точки определяется формулой:
()
2
22
3
2
22
2
2
2
22
1
46,1267,1277,17
62,6535,18,6
0187,4187,4
с
см
a
с
см
aaaa
a
n
nn
n
==
===
==
τ
По найденным значениям составляющих
n
a и
τ
a
для каждо-
го момента времени в выбранном ранее масштабе ускорения вы-
черчиваем векторы полных ускорений движущейся точки М
.,,
321
aaa При правильных вычислениях вектор а , построенный
на составляющих
n
a
и
τ
a
и на составляющих
х
а и
у
а
, должен
получиться один и тот же, что соответствует векторной формуле:
yx
n
aaaаа +=+=
τ
6. Определим радиус кривизны траектории в заданные мо-
менты времени:
.97,1
46,2
96,4
;16,1
62,6
72,2
;
2
3
2
3
3
2
2
2
2
2
2
см
a
V
см
a
V
a
V
nnn
===ρ===ρ=ρ
Расчёты иллюстрируем чертежом, в правом верхнем углу ко-
торого указываем масштабные единицы расстояния, скорости и
ускорения (рис. 1.1).
Радиус кривизны отложим по нормали в сторону вогнутости
траектории и отметим знаком «» центр кривизны кривой в дан-
ной точке.
Рисунок 1.1
                           a1 = a x1 = 4,187 cм
                                                                                                                          n    τ
         при t1 = 0                                                           По найденным значениям составляющих a и a для каждо-
                                                  с2
                                                                          го момента времени в выбранном ранее масштабе ускорения вы-
         при t 2 = 1c      a2 = 5,5 2 + 4,004 2 = 6,8 см                  черчиваем векторы полных ускорений движущейся точки М –
                                                     с2
                                                                          a1 , a 2 , a 3 . При правильных вычислениях вектор а , построенный
         при t 3 = 1,5c a3 = 16,9 2 + 5,49 2 = 17,77 см               2                            τ
                                                                  с                           n
                                                                          на составляющих a и a и на составляющих а х и а у , должен
     Выбираем масштаб ускорения и строим вектор ускорения по
                                                                          получиться один и тот же, что соответствует векторной формуле:
составляющим а х и а у .                                                                                n    τ
     4. Касательное ускорение для t = 0 определим по физиче-
                                                                                                   а = а + a = ax + ay
скому смыслу, т. к. скорость движения точки в этот момент вре-                6. Определим радиус кривизны траектории в заданные мо-
мени равна нулю:                                                          менты времени:
                          a1τ = a1 = a1x = 4,187 см 2                               V2         V 2 2,722                 V 2 4,962
                                                   с                             ρ = n ; ρ2 = 2n =       = 1,16 см ; ρ3 = 3n =     = 1,97 см.
                                                                                     a          a2 6,62                  a3 2,46
     Касательное ускорение для других заданных моментов вре-
                                                                              Расчёты иллюстрируем чертежом, в правом верхнем углу ко-
мени определим на основании формулы:
                                                                          торого указываем масштабные единицы расстояния, скорости и
                                    Vx ax +Vy ay
                               aτ =                                       ускорения (рис. 1.1).
                                          V                                   Радиус кривизны отложим по нормали в сторону вогнутости
                       2,093× (− 5,5) + (−1,813)×(− 4,004)                траектории и отметим знаком «∗» центр кривизны кривой в дан-
     при t2 = 1c a2τ =                                     = −1,535см 2
                                        2,77                         с    ной точке.
     Отрицательный знак касательного ускорения указывает на то,
что вектор касательного ускорения направлен в сторону, проти-
воположную вектору скорости точки:
     при t3 =1,5c a3τ =
                        (− 4,44)×(−16,9)+(− 2,22)×5,49 = 12,67см
                                       4,96                       с2
     Положительный знак касательного ускорения указывает на
то, что вектор касательного ускорения направлен в ту же сторону,
что и вектор скорости точки.
    5. Нормальное ускорение точки определяется формулой:

                          a1n = 4,187 2 − 4,187 2 = 0

                ( )
    a n = a 2 − aτ
                     2
                          a2n = 6,82 −1,5352 = 6,62 см
                                                       с2
                          a3n = 17,77 2 −12,67 2 =12,46 см
                                                             с2                                         Рисунок 1.1