大學物理第一章運動的描述

2022-06-28 14:30:05 字數 1242 閱讀 6086

1 ||與有無不同?和有無不同?和有無不同?其不同在**?試舉例說明.

解:(1)是位移的模, 是位矢的模的增量,即,;

(2)是速度的模,即. 只是速度在徑向上的分量.

∵有(式中叫做單位矢),則

式中就是速度徑向上的分量,

∴不同如題1-1圖所示

題1-1圖

(3)表示加速度的模,即,是加速度在切向上的分量.

∵有表軌道節線方向單位矢),所以

式中就是加速度的切向分量.

(的運算較複雜,超出教材規定,故不予討論)

2 一質點在平面上運動,運動方程為=3+5, =2+3-4.

式中以 s計,,以m計.(1)以時間為變數,寫出質點位置向量的表示式;(2)求出=1 s 時刻和=2s 時刻的位置向量,計算這1秒內質點的位移;(3)計算=0 s時刻到=4s時刻內的平均速度;(4)求出質點速度向量表示式,計算=4 s 時質點的速度;(5)計算=0s 到=4s 內質點的平均加速度;(6)求出質點加速度向量的表示式,計算=4s 時質點的加速度(請把位置向量、位移、平均速度、瞬時速度、平均加速度、瞬時加速度都表示成直角座標系中的向量式).

解:(1

(2)將,代入上式即有

(3(4) 則(5

(6這說明該點只有方向的加速度,且為恒量。

3 在離水面高h公尺的岸上,有人用繩子拉船靠岸,船在離岸s處,如題3圖所示.當人以(m·)的速率收繩時,試求船運動的速度和加速度的大小.

圖3解: 設人到船之間繩的長度為,此時繩與水面成角,由圖可知

將上式對時間求導,得

題3圖根據速度的定義,並注意到,是隨減少的,即或

將再對求導,即得船的加速度

4 已知一質點作直線運動,其加速度為=4+3,開始運動時,=5 m, =0,求該質點在=10s 時的速度和位置.

解分離變數,得

積分,得

由題知,, ,∴

故又因為

分離變數,

積分得由題知, ,∴

故所以時

5 一質點沿半徑為1 m 的圓周運動,運動方程為 =2+3,式中以弧度計,以秒計,求:(1)=2 s 時,質點的切向和法向加速度;(2)當加速度的方向和半徑成45°角時,其角位移是多少?

解 (1)時,

(2)當加速度方向與半徑成角時,有即亦即

則解得於是角位移為

6 飛輪半徑為0.4 m,自靜止啟動,其角加速度為 β=_0.2 rad·,求=2s時邊緣上各點的速度、法向加速度、切向加速度和合加速度.

解:當時,則

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