Радиус вектор частицы изменяется со временем по закону r=3t2i+2tj+1k(м). найти векторы скорости и ускорения. моддуль в момент скорости времени t=1c

Рассмотрим два участка движения тела. Участок 1 - наклонный. Участок 2 - горизонтальный. На участке 1 выберем направление оси х вдоль наклонной поверхности вниз, оси у - перпендикулярно наклонной поверхности вверх. На тело действуют три силы: вес (направлена вертикально вниз, раскладывается на две составляющие по осям х - в полож.направлении и у-в отриц.направлении), норм.реакция опоры (направлена перпендикулярно к накл.поверхности вверх, т.е. в полож.направлении оси у), трения (направлена в отриц.направлении по оси х). Проекция веса тела на ось у полностью уравновешена реакцией опоры, т.е. ускорение вдоль у равно 0. Тогда N=m*g*cos(alfa). ВДоль оси х 2-закон Ньютона выглядит так: m*g*sin(alfa)-μ*N=m*a. Учитывая выражение для реакции опоры, получим: m*g*sin(alfa)-μ*m*g*cos(alfa)=m*a. Сократим на m: g*sin(alfa)-μ*g*cos(alfa)=a. Исходим из того, что тело начало движение из состояние покоя. Тогда скорость в конце наклонного участка 1: V=a*t. Время движения: t=SQRT(2*l/a). L-длина наклонного участка: L=h/sin(alfe). Подставив все это в выражение для скорости , получим: V=SQRT(2*L*g*(sin(alfa)-μ*cos(alfa)). Это скорость в конце участка 1, она же есть начальная скорость на участке 2 (горизонтальном).

На участке 2 тело движется под действием тех же трех сил, только теперь осб х - горизонтальная, у - вертикальная. Таким образом, вес направлен вертикально вниз и его х-составляющая равна 0. По 2 закону нюьтона, учитвая, что вес полностью уравновешен силой реакции опоры, получим: Fтр=μ*N=μ*m*g=m*a2, где a2-ускорение (замедление) на участке 2. Отсюда :а2=μ*g. Движение на этом участке равнозамедленное. Начальная скорость известна, конечная - равна 0: 0=V-a2*t, отсюда: t=V/a2=V/(μ*g). Это время, пройденное телом до остановка на участке 2. Расстояние в случае равнозамедленного движения:L2=V*t-a2*t*t/2=V*V/(μ*g)-μ*g*(V/(μ*g)*(V/(μ*g)/2. Упростив выражение получим: L2=V*V/(2*μ*g). Подставим найденное для участка 1 выражение конечной скорости V: L2=2*L*g*(sin(alfa)-μ*cos(alfa))/(2*μ*g)=L*(sin(alfa)-μ*cos(alfa))/μ=h*(sin(alfa)-μ*cos(alfa))/(μ*sin(alfa)). В конечном преобразовании использовано выражение для длины наклонного пути, полученное при рассмотрении участка 1.

Объяснение:

Задача №4

Дано:

x = 0,04·cos(3π·t+π/2)

ν - ?

A - ?

V₀ - ?

a₀ - ?

Циклическая частота:

ω = 2π·ν    (1)

Но из уравнения колебаний

ω = 3π       (2)

Приравняем (1) и (2)

2π·ν = 3π

ν = 3π / (2π) = 1,5 Гц

A = 0,04 м

V₀ = A·ω = 0,04·3π ≈ 0,38 м/с

a₀ = A·ω² = 0,04·9π² ≈ 3,55 м/с²

Задача 5

Дано:

A = 20 см = 0,20 м

φ₀ = π/2

t = 1 мин = 60 c

n = 120

x(t) - ?

T = t/n = 60/120 = 0,5 с

ω = 2π/T = 4π рад/с

Записываем уравнение колебаний:

x(t) = A·cos(ω·t+φ₀)

x(t) = 0,20·cos(4π·t+π/2)

Задача 6

Дано:

V = 0,9·cos(2π·t+π/6)

ν - ?

ω = 2π

Но

ω = 2π·ν

ν = ω / 2π = 2π/2π = 1 Гц

Задача 7

t = 5 мин = 300 c

n = 300

L - ?

Период

T = t/n = 300/300 = 1 с

Но

T = 2π√ (L/g)

T² = 4π²·L / g

L = g·T² / (4·π²) = 10·1² / (4·3,14)² ≈ 0,25 м

Задача 8

Δt

n₁ = 30

n₂ = 20

L₁ = 80 см

L₂ - ?

T₁ = Δt/n₁

T₂ = Δt/n₂

T₂/T₁ = n₁ / n₂ = 30/20 = 1,5

Но

T₁ = 2π·√(L₁/g)

T₂= 2π·√(L₂/g)

T₂/T₁ = √ (L₂/L₁)

√ (L₂/L₁) = 1,5

L₂/L₁ = 1,5²

L₂ = L₁·2,25

L₂ = 80·2,25 = 180 см