质点运动习题
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习题1
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(1)由位置矢量,消去时间t可以求出质点的轨迹方程 (2)质点的速度等于位矢对时间的一阶导数 (3)质点的加速度等于速度对时间的一阶导数
我相信各位的计算能力,所以我直接放结果了。
(1) \(y=\frac{b}{a} \sqrt{a^{2}-x^{2}}\) 平方移项后得: \(\frac{x^{2}}{a^{2}}+\frac{y^{2}}{b^{2}}=1\) (2) \(\vec{V}=\frac{d \vec{r}}{d t}=-a w \cdot \sin w t \vec{i}+b w \cos w t \vec{j}\) (3) \(\vec{a}=\frac{d \vec{v}}{d t}=-w^{2}(a \cos w t \vec{i}+b \sin w t \vec{j})=-w^{2} \vec{r}\)
习题2
- 图片网址:习题2
(1)将时间t带入公式,即可求出质点的位移
- 这里是将4s时的位移 – 0s时的位移
(2)求出质点的速度和加速度公式,判断质点的运动情况,然后利用公式计算路程 \(x=v_{0} t+\frac{1}{2} a t^{2}\)
直接放结果
(1) \(x=x(4)-x(0)=8(m)\)
(2) \(\vec{v}=\frac{d \vec{r}}{d t}\) \(\vec{a}=\frac{d \vec{v}}{d t}\) 由速度和加速度的公式可以得出初始速度,同时可以得到前3s做正向减速,后1s做反向加速,路程为两段之和。即:
\[s=\left|\vec{v}_{0}\right| t_{1}+\frac{1}{2} \vec{a} t_{1}^{2}+\frac{1}{2}|\vec{a}| t_{2}^{2} = 10(m)\]说明
- 要特别注意速度(瞬时速度)是位矢对于时间的一阶导数,而不是位移。
- 位移的大小和路程的大小是不想等的,只有是不改变方向的直线运动或时间趋向于0时,两者才相等。
- 位移的变化大小不等于位矢大小的变化。 \(|\Delta \vec{r}| \neq \Delta r\)
- 平均加速度 \(\overline{\bar{a}}=\frac{\Delta \bar{v}}{\Delta t}\)
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(瞬时)加速度 \(\vec{a}=\lim _{\Delta t \rightarrow 0} \frac{\Delta \vec{v}}{\Delta t}=\frac{\mathrm{d} \vec{v}}{\mathrm{d} t}\)
- 最后放两张图,更好的理解位矢和位移
- 图片网址:位矢
- 图片网址:位移