习题解答习题一11|r|与r有无不同例说明.解:(1)r是位移的模,r是位矢的模的增量,即rr2r1,rr2r1;(2)
drdrdvdv和有无不同和有无不同其不同在哪里试举dtdtdtdt
v
v
dsdrdr是速度的模,即vdtdtdt
dr只是速度在径向上的分量dt∵有rrr(式中r叫做单位矢),则
式中
drdrdrrrdtdtdt
dr就是速度径向上的分量,dt
∴
drdr与不同如题11图所示dtdt
题11图
vdvdvvdv3表示加速度的模,即a,是加速度a在切向上的分量dtdtdt
∵有vvττ表轨道节线方向单位矢),所以
vv
vvdvdvvdττvdtdtdt
dv就是加速度的切向分量dtvvdrdτQ与的运算较复杂,超出教材规定,故不予讨论dtdt
式中12设质点的运动方程为xxt,yyt,在计算质点的速度和加速度时,有人先求出r=
x2y2,然后根据v
再合成求得结果,即
drd2r,及a=2而求得结果;又有人先计算速度和加速度的分量,dtdt
1
fdxdyv及adtdt
确?为什么?两者差别何在?
2
2
d2xd2y22dtdt
2
2
你认为两种方法哪一种正
解:后一种方法正确因为速度与加速度都是矢量,在平面直角坐标系中,有rxiyj,
v
v
v
vvdrdxvdyvj∴vidtdtdtvvd2rd2xvd2yva22i2jdtdtdt
故它们的模即为
dxdyvvvdtdt
2x2y22x2y
2
2
d2xd2yaaa22dtdt
2
而前一种方法的错误可能有两点,其一是概念上的错误,即误把速度、加速度定义作
drvdt
其二,可能是将
d2ra2dt
drd2rdr与2误作速度与加速度的模。在11题中已说明不是速度的模,而只dtdtdt
d2r也不是加速度的模,它只是加速度在径向分量中的一部分dt2
是速度在径向上的分量,同样,
2d2rvdθa径2r。或者概括性地说,前一种方法只考虑了位矢r在径向(即量值)方面dtdtvv随时间的变化率,而没有考虑位矢r及速度v的方向随间的变化率对速度、加速度的贡献。
13一质点在xOy平面上运动,运动方程为
x3t5y
12t3t42
式中t以s计,xy以m计.1以时间t为变量,写出质点位置矢量的表示式;2求出t1s时刻和t=2s时刻的位置矢量,计算这1秒内质点的位移;3计算t=0s时刻到t=4s时刻内的平均速度;4求出质点速度矢量表示式,计算t=4sr