Криволинейное движение (равномерное движение по окружности)
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
4. Закон сложения скоростей в классической механике.
С.О. – система отсчёта;
– скорость движения тела относительно С.О. «К1»;
– скорость движения тела относительно С.О. «К2»;
– скорость движения С.О. «К1» относительно
Примеры решения задач
1. Из начальной точки с координатамитело прошло некоторый путь, так что проекция его перемещения на ось
оказалась равной 4м, а на ось
– 3м. Найдите координаты конечного положения точки. Начертите вектор перемещения. Чему равен его модуль?
Дано: Решение:
1. Зная, что
и
, находим:
2. Построим вектор перемещения
4 2
3
1
1
![]() |
0 1 2 3 4 5 6 7 (м)
Начальная точка «1» с координатами 3м и 1м, конечная точка перемещения «2» с координатами 7м и 4м. Вектор, проведённый из начальной точки в конечную точку, есть вектор перемещения
3. Модуль вектора перемещения находим из прямоугольного треугольника по теореме Пифагора:
=
2. Вертолёт, пролетев по прямой 20 км, повернул под углом 90˚ и пролетел ещё 15 км. Найти путь и перемещение вертолёта.
Дано: Решение:
1. Пройденный путь
– длина траектории,
2. Результирующее перемещение
найдём,
складывая векторы по правилу треугольника:
3. Модуль вектора перемещения найдём
из прямоугольного треугольника
по теореме Пифагора: ;
4. Найдём, под каким углом к первоначальному перемещению совершено результирующее перемещение. Из треугольника видно, что
Ответ: вертолёт переместился на 25 км под углом 37˚ к первоначальному направлению, пройдя путь 35 км.
3. Точка движется равномерно и прямолинейно противоположно положительному направлению оси Ox. В начальный момент времени точка имела координату x0 = 12м. Найдите координату точки спустя 6 с от начала отсчёта времени, если модуль её скорости равен v = 3 м/с. Чему равен путь, пройденный точкой за это время.
Дано:
x0 = 12 м
V = 3 м/с
t= 6c
![]() ![]() | Решение:
т.к. ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
4. Движения двух велосипедистов заданы уравнениями: ,
. Построить графики зависимости x(t). Найти время и место встречи.
Дано:
![]() ![]() | Решение:
1.Определяем пару точек для построения графиков обоих тел.
I велосипедист: ![]()
II велосипедист:
2. По точкам строим графики:
Место встречи – это точка, в которой координаты тел одинаковы. Находим точку пересечения графиков. Опуская перпендикуляр из этой точки на ось X, находим место встречи x = 50 м. Опуская из этой точки перпендикуляр на ось t, находим время встречи t = 10 с. | ||||||||||||
![]() ![]() |
5. По заданным графикам найти начальные координаты тел и проекции скорости их движения. Написать уравнения движения тел x = x(t). Из графиков и уравнений найти время и место встречи тел, движения которых описываются графиками II и III.
Решение:
1. В общем виде уравнение движения: .
I тело: м. По графику видно, что его координата со временем не изменяется ,тело не движется.
; уравнение движения x = 5.
II тело: По графику определяем
м
с;
м
с;
м/с
уравнение движения:
III тело: По графику находим:
м
с;
;
с
м/с
уравнение движения:
2. Определяем точку пересечения графиков II и III тел.
Координаты этой точки x = –5 м место встречи, t = 10 c время встречи.
3. Используя уравнения
, находим время встречи t:
т.к. во время встречи, то
с.
Подставляя время в одно из уравнений, находим место встречи:
м или
м.
6. Тело движется вдоль координатной оси. В начальный момент времени направление скорости тела совпадало с направлением оси. Модуль скорости тела м/с. Найдите скорость тела через 5 с и 7 с от начала отсчёта времени, если ускорение направлено противоположно начальной скорости и его модуль
м/с2.
Дано:
![]() ![]() ![]() ![]() | Решение:
Т.к. ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() |
7. Два мотоциклиста выезжают одновременно из двух пунктов навстречу друг другу. Один из них спускается равноускоренно с горы, имея начальную скорость 36 км/ч и ускорение 2 м/с2. Другой равнозамедленно поднимается в гору с начальной скоростью 72 км/ч и с тем же по модулю ускорением. Первоначальное расстояние между мотоциклистами равно 300м. Через сколько времени они встретятся?
Дано:
1 мотоциклист:
![]() ![]() ![]() ![]() | Решение: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() |
8. Пользуясь графиком проекции скорости найти начальную скорость, скорости в начале четвёртой и в конце шестой секунд. Вычислить ускорение и написать уравнение .
Решение:
1. м/с
2. Скорость в начале четвёртой секунды – это скорость за 3 с.
с;
м/с
3. с;
м/с
4. м/с;
м/с;
с.
Скорость от 1 м/с до 4 м/с изменится за 6 с.
м/с2
5. Уравнение скорости для равноускоренного движения в общем виде: , в нашем случае:
.
9. Уравнение движения материальной точки имеет вид . Написать формулу зависимости
и построить график. Показать на графике штриховкой площадь, численно равную пути, пройденному точкой за 4 с, и вычислить этот путь.
Дано:
![]() | Решение:
1. Сравнивая уравнение данного движения с уравнением движения равноускоренного в общем виде ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]()
1 2 3 4 5 t(c) 3. Пройденный путь и перемещение в данном прямолинейном движении совпадают. Используя уравнение перемещения для равноускоренного движения находим пройденный путь Если представить | ||||||
1.![]() ![]() ![]() ![]() | |||||||
10. По двум параллельным железнодорожным путям навстречу друг другу равномерно движутся два поезда со скоростями 72 км/ч и 102 км/ч. Длина первого поезда 900 м, второго – 140 м. В течение какого времени один поезд проходит мимо другого?
Дано:
1 поезд – тело
2 поезд СО «К1»
Земля – СО «К2»
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | Решение:
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() | |
11. Какую скорость относительно воды должен сообщить мотор катеру, чтобы при скорости течения реки, равной 2м/с, катер двигался перпендикулярно к берегу со скоростью 3,5 м/с относительно берега?
Дано: катер – тело река – СО «К1» берег – СО «К2» V = 2 м/с (скорость реки относительно берега) V2 = 3,5 м/с (скорость катера относительно берега) | Решение:
Согласно классическому закону сложения скоростей.
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]()
т.к. полученный треугольник прямоугольный, используем теорему Пифагора (модуль скорости) Чтобы найти направление скорости
Ответ: катер относительно воды должен двигаться со скоростью 4 м/с под углом 60° к берегу против течения реки. | |||
![]() | ||||
12. Линейная скорость периферийных точек шлифовального камня не должна превышать 95 м/с. Определите наибольшее допустимое число оборотов в минуту для диска диаметром 30 см.
Дано: t = 1 мин = 60 с V = 95 м/с D = 30 см = 0,3 м | Решение:
1.![]() ![]() ![]() |
![]() | |