Теоретическая механика. Кинематика. Мареева Н.Л. - 8 стр.

UptoLike

Составители: 

6.1.3. Пример 2 выполнения расчетно-графической
работы К–1
Исходные данные: Текстовое условие задачи изложено в
примере 1
Дано:
()
()
ctdbca
ссмdbty
ссмcatx
1;1;9,0;0;8,0
,
,
2
=====
+=
+=
Найти:
()
ρ
τ
;;;;;
n
aaaVxfy =
Решение:
Подставим коэффициенты в исходное уравнение и получим
следующие уравнения изменения координат движущейся точки М
в зависимости от времени:
19,0;8,0
2
+== tytx
Эти уравнения описывают траекторию точки в параметриче-
ской форме. Чтобы получить уравнения траектории в виде у =
f(x), надо из этих уравнений исключить параметр t:
(
)
2
2
9,0
18,0
;
9,0
1
=
=
y
x
y
t
Получим уравнение параболы. Приведём его к виду у
2
= 2рх:
() ()
xyxy ==
2
2
2
1;
8,0
9,0
1
Следовательно 2р = 1, вершина параболы смещена по оси у
на +1, ось симметрии параболы параллельна оси х. Выберем
масштабную единицу и построим траекторию точки М, изобразив
её на рис. 1.2.
Найдём координаты точки М в момент времени 1сек.
Х = 0,8 см; У = 0,9 + 1 = 1,9 см.
По найденным координатам на рис.1.2 построим положение
точки М. При этом точка должна поп
асть на параболу.
Определим скорость точки по ее проекциям на координатные
оси:
(
)
()
9,019,0;6,18,0
'
'
2
=+===== t
dt
dy
Vtt
dt
dx
V
yx
Для заданного момента времени:
с
см
VVV
с
см
V
с
см
V
yx
yx
83,1
9,0;6,1
22
=+=
==
Вектор скорости точки строим по составляющим в выбранном
масштабе. При этом вектор скорости точки должен получиться на-
правленным по касательной к траектории в данной точке.
Определим ускорение точки по его проекциям на оси:
() ()
09,0;6,16,1
'
2
'
======
dt
dV
a
с
см
t
dt
dV
a
y
y
x
x
Выбираем масштаб ускорений и строим вектор ускорения
точки по составляющим
x
a
и
y
a .
Найдём касательное ускорение точки:
2
4,1
83,1
6,16,1
с
см
V
aVaV
a
yyxx
=
×
=
+
=
τ
Положительный знак касательного ускорения точки указыва-
ет на то, что вектор касательного ускорения направлен в ту же
сторону, что и вектор скорости точки.
Определим нормальное ускорение точки:
(
)
2
22
2
2
77,04,16,1
с
см
aaa
n
===
τ
При правильных вычислениях вектор полного ускорения точ-
ки
а , построенный как на составляющих
х
а и
у
а , так и на со-
ставляющих
τ
а и
n
а , должен получиться один и тот же, что соот-
ветствует векторной формуле:
n
yx
aaaaa +=+=
τ
Определим радиус кривизны траектории в заданный момент
времени:
       6.1.3. Пример № 2 выполнения расчетно-графической
       работы К–1                                                            Vx =
                                                                                    dx
                                                                                    dt
                                                                                          (     '
                                                                                                    )
                                                                                       = 0,8t 2 =1,6t ;                       Vy =
                                                                                                                                     dy
                                                                                                                                     dt
                                                                                                                                        = (0,9t +1) = 0,9
                                                                                                                                                   '


   Исходные данные: Текстовое условие задачи изложено в                Для заданного момента времени:
примере № 1
                                                                                           Vx = 1,6 см ;                      V y = 0,9 см
   Дано:                                                                                              с                                         с
                   x = at + c (см, с )
                           2
                                                                                                 V = V + V = 1,83 см
                                                                                                                 2        2
                                                                                                                x        y                 с
                   y = bt + d (см, с )                                  Вектор скорости точки строим по составляющим в выбранном
                   a = 0,8; c = 0; b = 0,9; d =1; t =1c             масштабе. При этом вектор скорости точки должен получиться на-
                                                                    правленным по касательной к траектории в данной точке.
                                        τ                               Определим ускорение точки по его проекциям на оси:
   Найти: y = f ( x ); V ;
                                              n
                               a; a ; a ; ρ                                        dV x                                                     dV y
                                                                                        = (1,6t ) =1,6 см 2 ;                                       = (0,9 ) = 0
                                                                                                 '                                                          '
                                                                            ax =                                                     ay =
     Решение:                                                                       dt                   с                                     dt
     Подставим коэффициенты в исходное уравнение и получим             Выбираем масштаб ускорений и строим вектор ускорения
следующие уравнения изменения координат движущейся точки М
                                                                    точки по составляющим a x и a y .
в зависимости от времени:
                                                                        Найдём касательное ускорение точки:
                         x = 0,8t 2 ;        y = 0,9t +1
                                                                                               Vx a x + V y a y          1,6 ×1,6
      Эти уравнения описывают траекторию точки в параметриче-                           aτ =                         =            = 1,4 см 2
ской форме. Чтобы получить уравнения траектории в виде у =                                              V                  1,83           с
f(x), надо из этих уравнений исключить параметр t:                      Положительный знак касательного ускорения точки указыва-
                                             0,8( y − 1)            ет на то, что вектор касательного ускорения направлен в ту же
                                                         2
                         y −1
                    t=        ;         x=                          сторону, что и вектор скорости точки.
                         0,9                    0,9 2                   Определим нормальное ускорение точки:
   Получим уравнение параболы. Приведём его к виду у2 = 2рх:
                                 2                                                 a n = a 2 − aτ   ( )     2
                                                                                                                = 1,6 2 − 1,4 2 = 0,77 см
                   ( y − 1) = 0,9 x;
                           2
                                                  ( y − 1) 2
                                                               =x
                                                                       При правильных вычислениях вектор полного ускорения точ-
                                                                                                                                                       с2
                              0,8
     Следовательно 2р = 1, вершина параболы смещена по оси у        ки а , построенный как на составляющих а х и а у , так и на со-
на +1, ось симметрии параболы параллельна оси х. Выберем                            τ      n
масштабную единицу и построим траекторию точки М, изобразив         ставляющих а и а , должен получиться один и тот же, что соот-
её на рис. 1.2.                                                     ветствует векторной формуле:
                                                                                                                                τ      n
     Найдём координаты точки М в момент времени 1сек.                                                a = ax + a y = a + a
                  Х = 0,8 см; У = 0,9 + 1 = 1,9 см.
                                                                        Определим радиус кривизны траектории в заданный момент
     По найденным координатам на рис.1.2 построим положение
                                                                    времени:
точки М. При этом точка должна попасть на параболу.
     Определим скорость точки по ее проекциям на координатные
оси: