Как найти максимальный радиус кривизны траектории

Радиус кривизны траектории

В этой статье приведены две задачи, которые помогут вам научиться определять радиус кривизны траектории при движении тела под углом к горизонту. Каждая из  задач представляет собой целый набор, поэтому неясностей не должно остаться.

Задача 1.

Тело брошено со скоростью 10 м/с под углом Радиус кривизны траектории к горизонту. Найти радиусы кривизны траектории тела в начальный момент его движения, спустя время 0,5 с и в точке наивысшего подъема тела над поверхностью земли.
Как известно, радиус кривизны траектории связан с нормальным ускорением и скоростью формулой:
Радиус кривизны траектории
Откуда Радиус кривизны траектории:
Радиус кривизны траектории
То есть, чтобы найти радиус кривизны траектории в любой точке, необходимо лишь знать скорость и нормальное ускорение, то есть ускорение, перпендикулярное вектору скорости. Рассмотрим все заданные точки и определим в них скорости и нужные составляющие ускорения.

Под_углом_радиус

К задаче 1

Самое простое – это определение этих величин в точке наивысшего подъема. Действительно, вертикальная составляющая скорости здесь равна нулю, поэтому скорость тела в данной точке равна горизонтальной составляющей, а ускорение, нормальное к вектору этой скорости – это ускорение свободного падения, поэтому
Радиус кривизны траектории
Вторая по простоте расчета – точка начала движения. Скорость в ней нам уже известна, осталось с ускорением разобраться. Ускорение свободного падения разложим на две составляющие: Радиус кривизны траектории и Радиус кривизны траектории. Первая – перпендикулярна скорости, она-то нам и нужна. Определяем радиус:
Радиус кривизны траектории
Наконец, точка, в которой тело окажется через пол-секунды.
Наше тело будет лететь по горизонтали с постоянной скоростью, равной Радиус кривизны траектории. По вертикали тело будет двигаться равнозамедленно до середины траектории (наивысшей точки), а затем равноускоренно. Определим, успеет ли тело добраться до апогея:
Радиус кривизны траектории
Радиус кривизны траектории
Радиус кривизны траектории
Простой прикидочный расчет показывает, что нужная нам точка находится на первой половине траектории, где тело еще двигается вверх. Тогда его скорость по оси Радиус кривизны траектории:
Радиус кривизны траектории
Определим полную скорость тела в момент времени Радиус кривизны траектории:
Радиус кривизны траектории
Угол наклона вектора скорости к горизонту в этот момент равен:
Радиус кривизны траектории
А можно было сразу и косинус найти:
Радиус кривизны траектории
Тогда искомый радиус кривизны траектории равен:
Радиус кривизны траектории
Ответ: Радиус кривизны траектории м, Радиус кривизны траектории м, Радиус кривизны траектории м.

Задача 2.

Под каким углом Радиус кривизны траектории к горизонту нужно бросить шарик, чтобы а) радиус кривизны траектории в начальный момент времени был в 8 раз больше, чем в вершине; б) центр кривизны вершины траектории находился бы на поверхности земли?
Запишем условие задачи так: а) Радиус кривизны траектории, б)Радиус кривизны траектории.
а)Как и в предыдущей задаче, определяем радиус кривизны траектории в точке броска. Скорость нам известна, а нормальным ускорением будет проекция ускорения свободного падения: Радиус кривизны траектории
Определим теперь радиус кривизны в вершине:
Радиус кривизны траектории
По условию Радиус кривизны траектории:
Радиус кривизны траектории
Радиус кривизны траектории
Радиус кривизны траектории
Радиус кривизны траектории
Радиус кривизны траектории
б) Мы уже определили Радиус кривизны траектории, осталась максимальная высота подъема.
Радиус кривизны траектории
Время определяем из условия равенства нулю вертикальной составляющей скорости так же, как мы это делали в предыдущей задаче:
Радиус кривизны траектории
Радиус кривизны траектории
Радиус кривизны траектории
Приравниваем Радиус кривизны траектории и Радиус кривизны траектории:
Радиус кривизны траектории
Откуда Радиус кривизны траектории.
Радиус кривизны траектории
Радиус кривизны траектории
Радиус кривизны траектории
Ответ: а) Радиус кривизны траектории, б) Радиус кривизны траектории.

2 комментария

Есин из Хотам и ПВ
✉️
17.02.2022 15:20:44

Thank you very much

Jahongir
✉️
12.04.2022 19:14:12

Спасибо огромное! Полностью разобрался :) Успехов вам!

1) найти радиус кривизны траектории в наивысшей точке полета.

.

2)найти радийс кривизны траектории в начальной точке полета.

.

3) найти радиус траектории.

Центр масс твёрдого тела движется так же как двигалась бы материальная точка, масса которой равна массе тела, под действием внешних сил, приложенных к данному телу.

Тело состоит из нескольких элементов. Уравнение i-го элемента массой m записывается так:

Где Fi внешняя сила, а ∑Fik это сумма внутренних сил, действующих на i-ый элемент со стороны всех других элементов.

Сложим все аналогичные уравнения для всех элементов. Т.к. Fik = -Fki третьему закону Ньютона, то их сумма равна нулю.

После сложения получим:

Устойчивое равновесие — это равновесие, при котором, тело, выведенное из положения равновесия, вернётся в то же положение.

Неустойчивое равновесие — если тело, после смещения, не вернётся в это положение.

Скорость точки, движущейся по окружности ,часто называют Линейной скоростью ,чтобы подчеркнуть ее отличие от угловой скорости. Между линейной скоростью точки, обращающейся по окружности, и ее угловой скоростью существует связь. При равномерном движении точки по любой траектории модуль скорости равен s/∆t

Точка A, движущаяся по окружности радиуса R,за время ∆t проходит путь равный дуге A1A2

S=A1A2=∆ϕR .Модуль линейной скорости движения v= s/∆t ==∆ϕR/∆t=ωR

Итак , модуль линейной скорости точки, движущейся по окружности, равен произведению угловой скорости на радиус окружности :

Эта формула справедлива как для равномерного, так и для неравномерного движения точки по окружности.

Модуль ускорения точки, движущейся по окружности, можно выразить через угловую скорость тела и радиус окружности. Так как a=v²/R и v= ωR

Центростремительное ускорение.

Центростремительное ускорение (нормальное ускорение) — ускорение, направленное перпендикулярно мгновенной скорости и изменяющее ее по направление.

За время t точка А совершиит перемещение АА1 = r . Рассмотрю треугольники ОАА1 и А1СВ (см. рисунок 1.82, а).Углы при вершинах этих равнобедренных треугольников равны( так как соответствующие стороны перпендикулярны ). => треугольники подобны. =>

Разделим обе части равенства на t, перейдем к пределу при стремлении интервала времени t 0:

Предел в левой части равенства есть модуль мгновенного ускорения, а предел в правой части равенства представляет собой модуль мгновенной скорости точки. Поэтому равенство примет вид:

Отсюда:

Очевидно, что модуль ускорения при равномерном движении точки по окружности есть постоянная величина, так как U и r не изменяются при движении

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студентов недели бывают четные, нечетные и зачетные. 9614 — | 7509 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

1.59. Радиус кривизны траектории в точке бросания: =

1.60. Радиус кривизны траектории в точке максимальной высоты А :

=

Замечание1: радиус кривизны …- сравнить …

Как будут двигаться от­но­­ситель­но друг друга два тела брошенные однов­ре­мен­­но под разными углами к горизонту?

1.61.

… —второе тело относительно первого тела будет двигаться равномерно и прямолинейно, и вектор перемещения, соединяющий тела, в любой момент времени будет параллелен вектору относительной скорости:

= =

Относительность ме­ха­­ни­ческого движения ­

§ 1.6.

1.63. Относительность ско­рос­ти.

= скрость пловца относительно воды(отно­си­тель­ная скорость);

= скорость течения отностительно берега (пере­носная скорость).

= скорость пловца отно­сительно берега (абсолют­ная скорость)

= + (1)

…- формула сложения скоростей

= + (2)

…- формула сложения перемещений.

Замечание: формулы (1) и (2) формулы преобразования Гали­лея.

Пойдем в обратном порядке.

gh=3/4*(2/3*(g*t)^2);
t=(3*h/*g)^0,5, где g – ускорение свободно падения;
t

0,3 c
А Митин Андрей, по-моему, проврался: в выражении t=2/(h*(8*g*h/5)^0.5) проблемы с размерностью.

2) Аппроксимируем движение точки равномерным движением по окружности.
v=w*R; a=w^2*R; m=p/v=p/(w*R);
F=m*a=(p*w^2*R)/(w*R)=p*w;
F=0,1*0,5*pi Н=0,05*pi Н, где pi – число пи.

1) Тут пока выкладки получаются громоздкие – утомительно писать в подобном окне. Может, потом чего-нибудь попроще придумаю. Но ответ такой: максимальны радиус в крайних точках траектории (начальной и конечной моменты движения), а минимальный – в точке, что делит траекторию пополам и в которой движение горизонтально.
Конечные соотношения:
R(t)=v(t)^3/(g*v(0)*cos(A)), где g – ускорение свободного падения.

Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

Кинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механике

Кинематический способ определения радиуса кривизны траектории:

При решении многих технических задач возникает необходимость знать радиус кривизны р (илиКинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механике

Кинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механике

Таким образом, если закон движения точки задан уравнениями Кинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механике

то при определении радиуса кривизны траектории рекомендуется произвести следующее:

1.    Продифференцировав уравнения движения, найти выражения проекций на оси координат вектора скорости:

Кинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механике

2.    Подставив в (б’) выражения Кинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механикенайти Кинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механике

3.    Продифференцировав по t уравнение (б), полученное непосредственно из (б’), найти касательное ускорение Кинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механике а затем а?.

4.    Продифференцировав вторично уравнения движения, найти выражения проекций на оси координат вектора ускорения

Кинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механике

5.    Подставив в (г) выражения Кинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механике

6. Подставить в (в) значенияКинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механике

7. Подставив в (а) найденные значения Кинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механикеполучить радиус кривизны р.

Задача:

Движение точки задано уравнениями Кинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механике

(х, у—в см, t — в сек). Определить радиус кривизны траектории в те моменты, когда она пересекает ось Ох.

Решение.

1.    В те моменты, когда траектория пересекает ось Ох, ордината у—0. Поэтому, подставив во второе уравнение движения значение у = 0, получим

Кинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механике
Отсюда [решая уравнение относительно Кинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механикеКинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механикенаходим, что траектория пересекает ось Ох в моменты времениКинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механике

2.    Находим выражения проекций скорости:

Кинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механике

Как видно, проекция скорости на ось Ох — постоянная величина (не зависит от времени).

3.    Определяем значение этих проекций в моменты пересечения траекторией оси Ох:

Кинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механике

4.    Числовое значение скорости точки в моменты пересечения траекторией оси Ох в данном случае одинаковы

Кинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механике
5.    Находим касательное ускорение точки. Для этого получим общее выражение (уравнение) скорости, воспользовавшись зависимостью (б):

Кинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механике
6.    Находим проекции полного ускорения точки:

Кинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механике

Следовательно, в данном случае полное ускорение точки — постоянная величина. Причем

Кинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механике

7.    Определяем нормальное ускорение точки. Как при Кинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механике

так и при Кинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механике

Кинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механике

8.    Зная, что в моменты пересечения траекторией оси Кинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механике5 см:сек и Кинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механике находим радиусы кривизны траектории в этих точках:

Кинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механике
Решение этой задачи рекомендуется самостоятельно иллюстрировать чертежом, изобразив на нем траекторию точки, векторы скорости Кинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механикеи ускорения а в местах пересечения траектории с осью Ох (эти векторы легко построить при помощи найденных проекций), а также радиусы Кинематический способ определения радиуса кривизны траектории в теоретической механике

  • Равномерное вращательное движение
  • Равнопеременное вращательное движение
  • Неравномерное вращательное движение
  • Плоскопараллельное движение тела
  • Равномерное криволинейное движение точки
  • Равнопеременное движение точки
  • Неравномерное движение точки по любой траектории
  • Определение траектории, скорости и ускорения точки

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Как найти малую секунду
  • Как составить коллективную заявку для подключения интернета
  • Психология как исправить ошибки
  • Как исправить недокус у собаки в домашних условиях
  • Составьте схемы сложных предложений это как