Keresés


Toplista

Toplista
  • betöltés...

Magántanár kereső

Ha szívesen korrepetálnál, hozd létre magántanár profilodat itt.
Ha diák vagy és korrepetálásra van szükséged, akkor regisztrálj be és írd meg itt, hogy milyen tantárgyban!

Elméleti Mechanika 2.0

278
R sugaró körpályán v₀ sebességgel induló pont gyorsulása a sebességgel állandó α szöget alkot. Mekkora a pont sebességének nagysága az idő függvényében?
Jelenleg 1 felhasználó nézi ezt a kérdést.
0
Felsőoktatás / Fizika

Válaszok

1
Nem egyenletes körmozgásról van szó.
A pont gyorsulása két komponensre bontható:
- centripetális gyorsulás: `a_(cp)=v^2/R`
- tangenciális gyorsulás: `a_t=(dv)/(dt)`
A sebesség és a gyorsulások is a fenti képletekben skalár mennyiségek, szóval a megfelelő vektorok nagysága az, amit felírtam. A vektorok iránya: a centripetális gyorsulás vektor a kör középpontja felé mutat, a tangenciális pedig érintőirányú; tehát ezek egymásra merőlegesek.

Az eredő gyorsulás az `a_(cp)-a_t` befogójú derékszögű háromszögből Pitagorasszal számolható:
`a=sqrt(c_(cp)^2+a_t^2)`
`tg\ α=a_(cp)/a_t`

A sebesség növekszik, ezért a legelső képlet miatt az `a_(cp)` is nőni fog. Az α szög csak akkor lesz állandó az utolsó képlet szerint, ha `a_t` is nő:
`a_t=a_(cp)·ctg\ α`
`(dv)/(dt)=v^2/R·ctg\ α`
Ez egy szeparábilis differenciálegyenlet, könnyen megoldható átszorzással:
`1/v^2\ dv = (ctg\ α)/R\ dt`
`int 1/v^2\ dv = int (ctg\ α)/R\ dt`
`-1/v+C=(ctg\ α)/R t`
`v(t)=1/(C-(ctg\ α)/R t)`

A konstans `C` értékét úgy lehet kitalálni, hogy `t=0` esetén a sebbesség `v_0`:
`v_0=v(0)=1/(C-(ctg\ α)/R 0)=1/C`
`C=1/v_0`
`v(t)=1/(1/v_0-(ctg\ α)/R t)=(v_0·R)/(R-v_0·ctg\ α·t)`
0