51480

Кинематика материальной точки

Лабораторная работа

Физика

Рассмотрим участок АВ: Согласно II закону Ньютона При проектировании на оси координат получаем величина непостоянная а переменная то ускорение непостоянно. Получаем где выражение это определение скорости. Подставляя полученные значения в исходное выражение получаем. Интегрируем обе части выражения получаем.

Русский

2014-02-11

287 KB

0 чел.

Министерство образования  РБ

Учреждение образования

«Брестский государственный технический университет»

Кафедра физики

Типовой расчёт №1

«Кинематика материальной точки »

Выполнил

студент 1 курса

группы АС-20

Зарубин Владимир

Проверила

Щербаченко Л.П.

Брест 2004

Груз массой m=0,5 кг, который можно считать материальной точкой, движется по желобу A, B, D, E, G, расположенном в вертикальной плоскости: участки AD и EG которого прямолинейны и имеют длины м  и  м соответственно, а участок DE – дуга окружности радиусом R=0,6 м с центром в точке О. Коэффициент трения на участке AD равен =0,06, сухого трения на остальных участках нет. На участке АВ длинной м к грузу прикреплена пружина с коэффициентом упругости К=150 Н/м. В точке В пружина отцепляется от груза. На участке EG на груз действует сила вязкого трения, зависящая от скорости по закону F=0,5. Расстояние от G до поверхности земли равно Н=3,5. Сопротивлением воздуха при движении груза вне желоба пренебрегаем. Угол равен .

Требуется найти:

  1.  Закон движения груза после вылета из желоба.
  2.  Силу давления груза на стенки криволинейного участка в его средней точке.
  3.  Тангенциальное ускорение груза в этой точке.
  4.  Тангенциальное и нормальное ускорение груза вблизи поверхности земли и радиус кривизны траектории в точке падения.
  5.  Расстояние по горизонтали между точкой G(точкой вылета) и точкой падения груза.

Рассмотрим участок АВ:

Согласно II закону Ньютона

При проектировании на оси координат получаем

    (1)

- величина непостоянная, а переменная, то ускорение  непостоянно : .

По определению ускорения . При домножении на любое число не равное нулю и при делении того же выражения на то же число выражение не меняет значения, следовательно можно правую часть домножить и разделить на dx. Действие производится для возможности замены переменных, т.к. в задаче неизвестно, сколько времени тело двигалось на этом промежутке АВ и из данных величин время вычислить невозможно. Получаем , где выражение  - это определение скорости, . Из закона Гука ,

где .   Сила трения находится из формулы .

Подставляя полученные значения в исходное выражение (1), получаем . Интегрируем обе части выражения получаем . Разделим обе части интегрируемого выражения на 2m:  

Найдём постоянное интегрирование  изначальных условий: l=0; x=0; V=0.

Следовательно . Получаем . В точке B Подставляя значения и проверяя единицы измерения, получаем

В конце участка АВ скорость .

Рассмотрим участок BD:

Согласно II закону Ньютона ; .

При проектировании на оси координат получаем:

     (2)

Т.к. - величина не постоянная, а переменная, то . По определению ускорения . При одновременном домножении и делении выражения на любое число 0, выражение не меняет значения, следовательно можно правую часть домножить и разделить на dx. Действие производится для возможности замены переменных, т.к. в задаче неизвестно, сколько времени тело двигалось на этом промежутке BD и из данных величин время вычислить невозможно. Получаем , где  - это определение скорости . Сила трения находится из формулы .

Подставляя полученные значения в исходное выражение (2), получаем . Домножим обе части выражения на : . Интегрируя обе части получаем:  . Найдём постоянное интегрирование  из начальных условий: , .

Получаем формулу для нахождения скорости в точке D:

, где

  

Подставляя значения и проверяя размерности, получим

В конце участка BD скорость составляла

Рассмотрим участок DE:

Согласно II закону Ньютона , получаем .

При проектировании на ось координат получаем:

           (3)

.   Т.к.  - величина не постоянная, а переменная, то при домножении и делении на одно и то же число не равное нулю, выражение не меняет значения, поэтому правую часть можно домножить и разделить на . Действие производится для возможности замены переменных, т.к. в задаче неизвестно, сколько времени тело двигалось на этом промежутке DE и из данных величин время вычислить нельзя. Получаем .  Выражения  - определение угловой скорости .  Подставляя в выражение (3) значения, получаем: .  Сократим обе части на m, при условии m  0, и разделим на R:     . Интегрируем ,  ,  , т.к. , получаем:     (*). Умножим обе части на : ,     .  Подставляя  значения и проверяя размерности, получаем:

В конце участка BD скорость составляла

Рассмотрим участок EG:

По II закону Ньютона , получим:

Проектируем на ось     (4)

По определению ускорения . При домножении на любое число не равное нулю и при делении того же выражения на то же число выражение не меняет значения, следовательно можно правую часть домножить и разделить на dx. Действие производится для возможности замены переменных, т.к. в задаче неизвестно, сколько времени тело двигалось на участке EG. Получаем .   Из условия известно  или ,   Подставим в (4) и получим: . Делим обе части на - : . Интегрируем и получаем:

Подставим значения и проверяя размерности, получим:

1. Найти закон движения груза после вылета из желоба.

Найдём закон движения груза поле вылета из желоба х(t) и у(t): ; ; При проектировании получаем: ; ; x(t)=16,3t;

2. Силу давления груза на стенки криволинейного участка в его средней точке.

Согласно II закону Ньютона , получим: ; При проектировании на оси координат получаем:      (**)

откуда

Сила давления груза на стенки этого участка и есть сила реакции опоры, т.е. . Из условия ясно . Изменяя только угол и скорости, подставляем значения в (*):

, найдём

Нормальное ускорение найдём из формулы ; H

3. Тангенциальное ускорение груза в этой точке.

Для нахождения тангенциального ускорения используем формулу (**):, сократим на m, учитывая, что :

4. Тангенциальное и нормальное ускорение груза вблизи поверхности земли и радиус кривизны траектории в точке падения.

Первоначально находим время падения из закона движения груза:

D=335,4

 /не удовлетворяет условию; /

Вычислим и . =; ;

Скорость движения точки равна векторной сумме скоростей: . Для определения нормального и тангенциального ускорений учтём, что полное ускорение тела это ускорение g силы тяжести. Разложив вектор  на составляющие по касательному и нормальному направлению с траекторией в т. М, получим: ; ;    , . А радиус кривизны найдём из .

5. Расстояние по горизонтали между точкой G и точкой падения груза.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

78827. П’єса-казка Нелі Шейко-Медведєвої «Лисиця, що впала з неба» 55 KB
  Мета: ознайомити учнів із творчістю Нелі Шейко-Медведєвої; розширити знання дітей про п’єсу як жанр; поглибити розуміння побудови тексту п’єси; вчити знаходити за допомогою вибіркового читання уривки, слова, які характеризують дійових осіб, вчити розрізняти характеристики дійових осіб за їхніми висловами...
78828. Слушание и рассказывание сказки «Теремок» 38 KB
  Цель: познакомить детей с различными версиями сказки «Теремок»; учить детей слушать и пересказывать сказку, развивать интеллектуальную (умение самостоятельно обрабатывать данный материал, строить вопросы к нему); коммуникативную компетентность...
78829. Чи відповідає смак якості? Натуральні соки, їх властивості 1.04 MB
  Мета: протестувати вибрані соки певних виробників, порівняти їх смак, вміст речовин, ціну та дизайн упаковки; визначити найкращий продукт та складання рекомендацій до нього. Тестували: сік «Господарочка», м.Одеса; сік «Садочок», Миколаївська обл..; сік «Яблуко», м. Одеса; сік «Вінні-Фрут», Вінницька обл.
78831. Театр. Theatre 48.5 KB
  Every nation and every country has its own customs and traditions. In Great Britain traditions play a more important part in the life of the people than in other countries. Englishmen are proud of their traditions and carefully keep them up.
78832. Добридень тобі, Україно моя! 141 KB
  Мета: Проаналізувати особливості життєвого та творчого шляху Павла Тичина; дослідити роль П. Тичини як громадського діяча. Розвивати пам’ять, декламаторські здібності, виховувати любов до українського поетичного слова, формувати національну свідомість, творчу особистість.
78833. Вже у фермера в дворі наступає Новий рік 48.5 KB
  Срібні дзвіночки дзвеніли під вікнами і все що бажали у цей святковий день маленькі колядники неодмінно збувалося. Входять до классу колядники Панігосподарко Чи дозволите колядувати Колядувати дім звеселяти А як же Кажуть що в тій хаті і добра не буде яку колядники...
78834. Шевченкове ім’я нам сіяє, як зоря 289 KB
  Активізувати та збагачувати знання дітей про життя та творчість Тараса Григоровича Шевченка; вчити учнів сприймати поезію Кобзаря серцем і душею, викликати інтерес до поезії; виховувати любов до України; спонукати учнів до вияву власних творчих здібностей та їх розвитку...
78835. Урочиста лінійка до дня народження Т.Г.Шевченка 46 KB
  Звучить пісня Реве та стогне Дніпр широкий Учитель Навесні коли тануть сніги А на рясті просяє веселка Повні сили й живої снаги Ми вшановуєм пам΄ять Шевченка. Трагічна та яскрава доля Тараса Шевченка як і доля його...