速度、瞬时速度、平均加速度、瞬时加速度
都表示成直角坐标系中的矢量式.
解:(1)
r
3t
5i
1
t2
3t
4j
2
m
2将t1t2代入上式即有
r18i
05j
m
r2
11j
4
j
m
rr2r13j45jm
3∵
r05j4jr417i16j
∴
v
r
r4
r0
12i20j
3i5jms1
t40
4
4
v
dr
3i
t
3j
ms1
dt
则
v4
3i
7
j
ms1
5∵
v03i3jv43i7j
a
v
v4
v0
4
1j
ms2
6
t
4
4
a
dv
1j
ms2
dt
这说明该点只有y方向的加速度,且为恒量。
14在离水面高h米的岸上,有人用绳子拉船靠岸,船在离岸S处,如题14图所示.当人以v0ms1的速率收绳时,试求船运动的速度和加速度的大小.
图14解:设人到船之间绳的长度为l,此时绳与水面成角,由图可知
l2h2s2
f将上式对时间t求导,得
2ldl2sdsdtdt
题14图
根据速度的定义,并注意到ls是随t减少的,
∴
v绳
dldt
v0v船
dsdt
即
v船
dsdt
ls
dldt
ls
v0
v0cos
或
v船
lv0s
h2
s212v0s
将v船再对t求导,即得船的加速度
a
dv船dt
sdllds
dts2
dtv0
v0slv船s2
v0
s
l2s
v02
h2v02
s2
s3
15质点沿x轴运动,其加速度和位置的关系为a=26x2,a的
单位为ms2,x的单位为m质点在x=0处,速度为10ms1
试求质点在任何坐标处的速度值.
解:∵
advdvdxvdvdtdxdtdx
分离变量:
dadx26x2dx
两边积分得
1v22x2x3c2
由题知,x0时,v010∴c50
∴
v2x3x25ms1
16已知一质点作直线运动,其加速度为a=43tms2,开始运动时,x=5m,v0,求该质点在t=10s时的速度和位置.
解:∵
adv43tdt
分离变量,得
dv43tdt
f积分,得
v
4t
32
t2
c1
由题知,t0v00∴c10
故
v4t3t22
又因为
vdx4t3t2
dt
2
分离变量,
dx4t3t2dt2
积分得
x
2t2
12
t3
c2
由题知t0x05∴c25
故
x2t21t352
所以t10s时
v10
410
32
102
190
ms1
x10
2102
12
103
5
705
m
17一质点沿半径为1m的圆周运动,运动方程为23t3,
式中以弧度计,t以秒计,求:1t=2s时,质点的切向
和法向加速度;2当加速度的方向和半径成45°角时,其角位
移是多少
解:
d9t2d18t
dt
dt
1t2s时,
aR118236ms2
a
R2192221296ms2
ta
45a1
2当加速度方向与半径成45ο角时,有
a
即
R2R
亦即9t2218t
则解得
t329
于是角位移为
2
3t3
2
3
29
267
rad
18
质点沿半径为
R
的圆周按
s
=
v0t
12
r