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 к обеим задачам с пояснениями и расчетами. В конце — короткие описания рисунков, чтобы можно было нарисовать схему самостоятельно.
Задача 1
Дано:
- радиус траекторий r = 60 м
- центростремительное ускорение a_c = 3,5 м/с^2
- движение по окружности вилка без изменения скорости (постоянная угловая скорость)
Формулы:
- a_c = v^2 / r
- v = ω r
- ω = v / r (или ω = sqrt(a_c / r))
Решение:
1) Находим линейную скорость v:
v = sqrt(a_c · r) = sqrt(3,5 · 60) = sqrt(210) ≈ 14,49 м/с
2) Находим угловую скорость ω:
ω = v / r = 14,49 / 60 ≈ 0,2415 рад/с
или через a_c: ω = sqrt(a_c / r) = sqrt(3,5 / 60) ≈ 0,2415 рад/с
Ответ:
- линейная скорость тела v ≈ 14,5 м/с
- угловая скорость ω ≈ 0,241 рад/с
Краткая «рисунок» к задаче (как нарисовать схему):
- нарисуйте круг радиусом 60 м, укажите центр O
- отметьте точку A на окружности
- вдоль касательной к окружности в точке A нарисуйте стрелку v
- к центру O проведите стрелку a_c (направлена к центру)
Задача 2
Дано:
- 2600 оборотов за 2 минуты (t = 120 с)
- радиус точки на краю лопасти r = 25 см = 0,25 м
- вращение с постоянной угловой скоростью
Найти:
- частоту вращения f (в Гц, т.е. rev/s)
- период обращения T
- линейную скорость точки v на краю лопасти
Формулы:
- f = N / t, где N — число оборотов за время t
- T = 1 / f
- ω = 2π f
- v = ω r (или v = f · 2π r)
Решение:
1) Частота вращения:
f = N / t = 2600 / 120 ≈ 21,6667 Hz
2) Период обращения:
T = 1 / f ≈ 1 / 21,6667 ≈ 0,0462 с
3) Угловая скорость:
ω = 2π f ≈ 2π · 21,6667 ≈ 136,14 рад/с
4) Линейная скорость на краю лопасти:
v = ω r ≈ 136,14 · 0,25 ≈ 34,04 м/с
(Проверочно можно посчитать через v = f · 2π r: v ≈ 21,6667 · (2π · 0,25) ≈ 34,04 м/с)
Ответ:
- частота f ≈ 21,67 Гц
- период T ≈ 0,0462 с
- угловая скорость ω ≈ 136,1 рад/с
- линейная скорость точки на краю ротора v ≈ 34,0 м/с
Краткая «рисунок» к задаче:
- нарисуйте круг диаметром 0,5 м (радиус 0,25 м) с центром O
- на окружности отметьте точку A (край лопасти)
- вдоль окружности отметьте направление движения стрелкой v
- рядом укажите скорость вращения: флажок ω с пометкой rad/с и вокруг укажите период T или частоту f
Если хотите, могу привести вариант вывода в виде компактной таблицы или с альтернативными дробно-декартовыми расчетами. Также могу добавить дополнительные пояснения по переходу от частоты к угловой скорости или от ускорения к скорости.