В
Все
М
Математика
А
Английский язык
Х
Химия
Э
Экономика
П
Право
И
Информатика
У
Українська мова
Қ
Қазақ тiлi
О
ОБЖ
Н
Немецкий язык
Б
Беларуская мова
У
Українська література
М
Музыка
П
Психология
А
Алгебра
Л
Литература
Б
Биология
М
МХК
О
Окружающий мир
О
Обществознание
И
История
Г
Геометрия
Ф
Французский язык
Ф
Физика
Д
Другие предметы
Р
Русский язык
Г
География
cghjy6655
cghjy6655
19.04.2022 19:10 •  Физика

Тело брошено под углом 30º к горизонту со скоростью 30 м/с. каковы будут нормальное и тангенциальное ускорения тела через 1с после начала движения?

Показать ответ
Ответ:
настя123настя1
настя123настя1
30.08.2020 21:26
Ну, давай попробуем рассуждать логически. Следи за руками, если буду мухлевать, то сразу кричи, ладно?

Первым делом заметим, что на тело на всём протяжении полёта действует единственное ускорение - g, направленное всегда вниз. Величину g примем по-школьному g = 10 м/с2.  Других ускорений нет, т.к. больше нет сил, кроме силы тяжести. Следовательно, задача сводится к разложению ускорения g на составляющие, для чего необходимо как-то узнать радиус кривизны траектории в указанной точке.

Давай для начала выпишем скорости в проекциях:
Vx = V * cos(a) = 30 * корень(3) / 2 = 15 * корень(3) = 25,98 м/с - горизонтальная скорость не меняется на всём протяжении полёта.

Vy = Vy0 - g*t = V * sin(a) - g*t = 30 * 0,5 - gt = 15 - 10*t   м/с - вертикальная скорость меняется в течение полёта.

Теперь выпишем уравнение движения. Мне как-то привычнее использовать параметрическую форму, так проще.
x = Vx * t = 25,98 * t 
y = Vy0 * t - g*t^2 / 2 = 15t - 5t^2 = (если угодно, то 5t*(3-t))
По ходу, видим, что тело упадёт на землю (то есть у обнулится) при t=3 c, следовательно в интересующий нас момент времени t=1c тело ещё не долетело до высшей точки траектории.

И тут мы приходим на развилку. Если бы эта задача была задана у нас, то я не знаю как находить радиус кривизны, мы этого ещё не проходили. Поэтому запилил бы программу, которая посчитала бы мне две касательные к траектории в точках чуть-чуть левее и чуть-чуть правее t=1c, например, с дельтой 0,001 с, посчитал бы их нормали, нашёл точку пересечения нормалей, и так узнал бы радиус кривизны. Но мы с тобой пойдём другим путём - налево, потому что есть ощущение, что задачка из углублёнки, следовательно можно применить грязный хак из математики. Хак заключается в том, что существует алгебраическая формула для кривизны в точке. Назовём этот параметр буквой К. Формула такая:

К = |x' * y'' - y' * x'' |   /   [ (x')^2 + (y')^2 ] ^ (3/2).

Тут присутствуют первая и вторая производные. Что ж, выпишем их:

x = 25,98 * t
x' = 25,98
x'' = 0

y = 15t - 5t^2
y' = 15 - 10t
y'' = -10

Подставим значения этих производных при t=1 в магическую формулу, и получается так:
К = | 25,98 * (-10) - (-5) * 0 | / [ 25,98^2 + (-5)^2 ] ^ 1,5 =  0,0140285 1/м

Лучше проверь вычисления за мной, с калькулятором я не очень дружу. Если всё верно, то радиус кривизны R = 1 / K.

R = 1 / 0,0140285 = 71,28346 м

Самое хитрое позади. Для определения центростремительного (видимо, это у тебя имеется в виду под словом "нормальное") ускорения нам нужно узнать скорость в точке t=1 с. Нет ничего проще, уравнения скорости у нас имеются.
Vx = 25,98 м/с
Vy = 15 - 10 = 5 м/с
V = корень ( Vx^2 + Vy^2 ) = 26,4575 м/с

а_норм = V^2 / R = 26,4575 ^ 2 / 71,28346 = 9,82 м/с2

Осталось последнее движение: определить а_танг как векторную разницу между g и только что найденным а_норм. Используем то обстоятельство, что нормальное и тангенциальное ускорения имеют между собой прямой угол, следовательно

а_танг  = корень( g^2 - а_норм^2) = корень(100 - 9,82^2) = 1,89 м/с2

Вроде бы всё? Потом, если не сложно, отпишись мне верное ли оказалось решение, ладно?
0,0(0 оценок)
Популярные вопросы: Физика
Полный доступ
Позволит учиться лучше и быстрее. Неограниченный доступ к базе и ответам от экспертов и ai-bota Оформи подписку
logo
Начни делиться знаниями
Вход Регистрация
Что ты хочешь узнать?
Спроси ai-бота