Для решения задачи о движении материальной точки по окружности воспользуемся формулами для пути и перемещения.
Определим путь (Ds):
- Путь, пройденный точкой за время \( t \), можно выразить формулой: \[ Ds = r \cdot \alpha \] где \( r \) — радиус окружности, \( \alpha \) — угол в радианах, через который вращается точка за время \( t \).
Угол \( \alpha \) можно найти как: \[ \alpha = \omega \cdot t \] Подставим известные значения: \[ \omega = \frac{\pi}{6} \, \text{рад/с}, \, t = 4 \, \text{с} \] \[ \alpha = \frac{\pi}{6} \cdot 4 = \frac{4\pi}{6} = \frac{2\pi}{3} \, \text{рад} \]
Теперь подставляя угол в формулу для пути: \[ Ds = r \cdot \frac{2\pi}{3} \]
Определим перемещение (Dr): Перемещение в случае кругового движения — это длина хорды, соединяющей начальную и конечную точки. Для нахождения длины хорды воспользуемся теоремой о центральном угле: \[ Dr = 2r \cdot \sin\left(\frac{\alpha}{2}\right) \] Подставляем \( \alpha = \frac{2\pi}{3} \): \[ Dr = 2r \cdot \sin\left(\frac{2\pi}{3 \cdot 2}\right) = 2r \cdot \sin\left(\frac{\pi}{3}\right) \] Значение \( \sin\left(\frac{\pi}{3}\right) = \frac{\sqrt{3}}{2} \): \[ Dr = 2r \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} = r\sqrt{3} \]
Теперь найдём отношение \( \frac{Ds}{Dr} \): \[ \frac{Ds}{Dr} = \frac{r \cdot \frac{2\pi}{3}}{r\sqrt{3}} = \frac{\frac{2\pi}{3}}{\sqrt{3}} \] Упростим: \[ \frac{Ds}{Dr} = \frac{2\pi}{3\sqrt{3}} \]
Оценка выражения: Численно:
- Приблизительное значение \( \pi \approx 3.14 \), следовательно: \[ \frac{Ds}{Dr} \approx \frac{2 \cdot 3.14}{3 \cdot 1.732} \approx \frac{6.28}{5.196} \approx 1.21 \]
Таким образом, путь \( Ds \), пройденный точкой, в \( \approx 1.21 \) раз больше модуля ее перемещения \( Dr \).
Так что, ответ на задачу: путь \( Ds \) больше перемещения \( Dr \) примерно в 1.21 раза.