Домашнее задание:
решить задачи (сделать рисунки )
1) Какова линейная скорость тела, движущегося по окружности радиусом 60 м с ускорением 3,5 м/с2 ?
2) Вентилятор вращается с постоянной скоростью и за две минуты совершает 2600 оборотов. Определите частоту вращения вентилятора, период обращения и линейную скорость точки, расположенной на краю лопасти вентилятора на расстоянии 25 см от оси вращения.
Ниже подробные решения с пошаговыми объяснениями. Я добавляю короткие инструкции, как можно сделать простые рисунки для каждого пункта.
Общие замечания по трактовке
- Задача 1: обычно под ускорением тела по окружности понимают центростремительное ускорение a_c = v^2 / r. Если же дано совокупное ускорение (и тангенциальное ускорение a_t), нужна дополнительная информация. В классическом варианте примем, что дано centripetal acceleration a = 3,5 м/с^2.
- Задача 2: вентилятор вращается с постоянной скоростью; за 2 минуты выполнено 2600 оборотов. Найдём частоту f = N/t, период T = 1/f, и линейную скорость точки на краю лопасти v = ω r, где ω = 2πf.
1) Тело движется по окружности радиусом 60 м, centripetal acceleration a_c = 3,5 м/с^2. Найдите линейную скорость v.
Обоснование и расчёт
- Формула centripetal acceleration: a_c = v^2 / r.
- Решаем относительно v: v = sqrt(a_c · r).
- Подстановка: v = sqrt(3,5 м/с^2 × 60 м) = sqrt(210) м/с.
- Численно: sqrt(210) ≈ 14,49 м/с ≈ 14,5 м/с (до средней точности).
Ответ: v ≈ 14,5 м/с.
Как нарисовать рисунок (пойдёт для заметок):
- Нарисуйте окружность радиуса 60 м.
- Отмечайте точку P на окружности.
- Вектор скорости v TANгенциально вектору на касательной к окружности в точке P.
- Вектор centripetal acceleration a_c направлен к центру окружности и равен 3,5 м/с^2. Подпишите a_c = 3,5 м/с^2 и r = 60 м по радиусу.
2) Вентилятор вращается с постоянной скоростью; за 2 минуты совершает 2600 оборотов. Определите:
- частоту вращения f (Гц),
- период обращения T (с),
- линейную скорость точки на краю лопасти на расстоянии r = 25 см = 0,25 м.
Обоснование и расчёт
- Частота вращения: f = N / t.
- N = 2600 оборотов, t = 2 мин = 120 с.
- f = 2600 / 120 ≈ 21,6667 Гц.
- Обычно дают до 2–3 знаков после запятой: f ≈ 21,67 Гц.
- Период обращения: T = 1 / f.
- T ≈ 1 / 21,6667 ≈ 0,0462 s.
- Линейная скорость точки на краю лопасти:
- Угловая скорость ω = 2πf.
- Линейная скорость v = ω r = 2π f r.
- Подстановка: ω ≈ 2π × 21,6667 ≈ 136,0 rad/s; v ≈ 136,0 × 0,25 ≈ 34,0 м/с.
- Можно также напрямую: v = 2π f r = 2π × 21,6667 × 0,25 ≈ 34,0 м/с.
Ответы:
- Частота f ≈ 21,67 Гц (или ≈ 1300 об/мин, так как 21,67 Гц × 60 ≈ 1300 об/мин).
- Период обращения T ≈ 0,0462 с.
- Линейная скорость точки на краю лопасти v ≈ 34,0 м/с.
Как нарисовать рисунок:
- В центре нарисуйте ось вращения O и окружность радиуса r = 0,25 м.
- Обведите кружок — это траектория точки на краю лопасти.
- В точке на окружности отметьте скорость v как стрелку, направленную по касательной к окружности (ту же ориентацию, что и направление вращения).
- Поставьте надпись: f = 21,7 Гц, T ≈ 0,046 с, v ≈ 34 м/с.
- Можно дополнительно пометить ω = 136 рад/с и записать v = ω r.
Если хочешь, могу нарисовать схематические рисунки в виде простых ASCII-рисунков или помочь подготовить готовые изображения для заметок.