Анализ графиков кинематических величин движения материальной точки. Мухамедшин И.Р - 2 стр.

UptoLike

Рубрика: 

3
Основные понятия и формулы кинематики:
Радиус-вектором
материальной точки А называется вектор,
проведенный из начала координат в точку А. При движении материальной
точки геометрическое место концов радиус-вектора
(
)
есть траектория
материальной точки. В трехмерном пространстве
(
)
определяется тремя
скалярными функциями x(t), y(t), z(t) – координатами точки А:
(
)
=
(
)
+
(
)
+
(
)
,
(1)
где
, ,
x y z
 
e e e
орты координатных осей.
В дальнейшем мы будем использовать декартову систему координат (СК).
В ней координаты x(t), y(t) и z(t) равны проекциям радиус-вектора на оси
координат.
Перемещение материальной точки ∆
представляет собой приращение
радиус-вектора
за время t = t
2
t
1
:
∆
=
(
)
(
) . (2)
Средняя скорость за время t определяется как:
()
∆
=
∆
∆
, (3)
Мгновенная линейная скорость материальной точки в момент времени t
определяется как:
(
t
)
= lim
∆→
∆
∆
=


(4)
и направлена вдоль вектора 
, т.е. по касательной к траектории.
С учетом соотношения (1) выражение для скорости принимает вид:
(
)
=

()

=
()

+
()

+
()

= v
+ v
+ v
, (5)
где величины v
=
()

, v
=
()

иv
=
()

в декартовой СК являются
проекциями вектора скорости на оси X, Y и Z, соответственно.
4
Расстояние dS, проходимое точкой за время dt, определяется как dS = v dt ,
где v – модуль скорости. Длина пути (или просто путь) , пройденного
материальной точкой c момента времени t
1
до момента t
2
выражается через
интеграл от модуля скорости:
∆ =
v()
. (6)
Средняя путевая скорость - это отношение пути S, пройденного точкой,
ко времени t, за которое этот путь был пройден:
v()
∆
=
∆
∆
. (7)
Среднее ускорение за время t определяется выражением
()
∆
=
∆
∆
=
(
)

(
)

. (8)
Мгновенное линейное ускорение материальной точки в момент времени t
определяется как:
(
)
= lim
∆→
∆
∆
=


(9)
С учетом соотношения (5) выражение для ускорения можно записать в
виде:
(
)
=


=


+


+


=
+
+
, (10)
где величины
=

()

,
=

()

и
=

()

в декартовой СК равны
проекциям ускорения на оси X, Y и Z, соответственно.
Так как любая векторная величина может быть представлена через 3 свои
координаты м. формулы (1), (5) и (10)), то, фактически, движение точки в
трехмерном пространстве может быть представлено как суперпозиция его
движений вдоль трёх координатных осей. Поэтому основное внимание в
данном пособии мы уделим одномерному движению, например, вдоль оси Х.
     Основные понятия и формулы кинематики:                                                            Расстояние dS, проходимое точкой за время dt, определяется как dS = v dt ,
     Радиус-вектором             ⃗    материальной              точки   А   называется   вектор,   где v – модуль скорости. Длина пути (или просто путь) ∆ , пройденного
проведенный из начала координат в точку А. При движении материальной                               материальной точкой c момента времени t1 до момента t2 выражается через
точки геометрическое место концов радиус-вектора ⃗( ) есть траектория                              интеграл от модуля скорости:
материальной точки. В трехмерном пространстве ⃗( ) определяется тремя                                                                       ∆ = ∫ v( )                .                             (6)
скалярными функциями x(t), y(t), z(t) – координатами точки А:
                                                                                                       Средняя путевая скорость - это отношение пути S, пройденного точкой,
                          ⃗( ) = ( ) ⃗ + ( ) ⃗ + ( ) ⃗ ,                                  (1)
                                                                                                   ко времени t, за которое этот путь был пройден:
      
где e x ,e y ,e z орты координатных осей.                                                                                                                 ∆
                                                                                                                                              〈v( )〉∆ =           .                                 (7)
                                                                                                                                                              ∆
     В дальнейшем мы будем использовать декартову систему координат (СК).
                                                                                                       Среднее ускорение за время t определяется выражением
В ней координаты x(t), y(t) и z(t) равны проекциям радиус-вектора на оси                                                                            ∆⃗       ⃗( ) ⃗( )
                                                                                                                                  〈 ⃗( )〉∆ =             =                     .                    (8)
координат.                                                                                                                                          ∆
                                                                                                       Мгновенное линейное ускорение материальной точки в момент времени t
     Перемещение материальной точки ∆ ⃗ представляет собой приращение
                                                                                                   определяется как:
радиус-вектора ⃗ за время t = t2 – t1:
                                                                                                                                                            ∆⃗            ⃗
                          ∆ ⃗ = ⃗( ) − ⃗( ) .                                             (2)                                              ⃗( ) = lim∆    → ∆     =                                 (9)
     Средняя скорость за время t определяется как:                                                     С учетом соотношения (5) выражение для ускорения можно записать в
                                                                                                   виде:
                                                      ∆⃗                                                            ⃗
                                        〈 ⃗( )〉∆ =          ,                             (3)              ⃗( ) =       =       ⃗ +           ⃗ +         ⃗ =             ⃗ +        ⃗ +   ⃗ ,     (10)
                                                       ∆
     Мгновенная линейная скорость материальной точки в момент времени t                                                          ( )                ( )                       ( )
                                                                                                   где величины             =          ,      =           и       =                 в декартовой СК равны
определяется как:
                                                                                                   проекциям ускорения на оси X, Y и Z, соответственно.
                                                       ∆⃗         ⃗
                                     ⃗(t) = lim∆     → ∆    =                             (4)          Так как любая векторная величина может быть представлена через 3 свои
и направлена вдоль вектора ⃗, т.е. по касательной к траектории.                                    координаты (см. формулы (1), (5) и (10)), то, фактически, движение точки в
     С учетом соотношения (1) выражение для скорости принимает вид:                                трехмерном пространстве может быть представлено как суперпозиция его

      ⃗( ) =
               ⃗( )
                      =
                          ( )
                                ⃗ +
                                        ( )
                                              ⃗ +
                                                      ( )
                                                            ⃗ =v ⃗ +v ⃗ +v ⃗ ,            (5)      движений вдоль трёх координатных осей. Поэтому основное внимание в
                                                                                                   данном пособии мы уделим одномерному движению, например, вдоль оси Х.
                           ( )                ( )               ( )
где величины v =                 , v =              иv =              в декартовой СК являются

проекциями вектора скорости на оси X, Y и Z, соответственно.




     3                                                                                                 4