решить задачу полностью с дано и решением. Материальная точка движется по окружности радиуса 1 м согласно уравнению s=8t-0,2t^3. Найти скорость тангенциальное, нормальное и полное ускорение в момент времени 3 с.
Дано:
Радиус окружности (r) = 1 м
Уравнение для расстояния по окружности (s) = 8t - 0,2t^3
Момент времени (t) = 3 с
Чтобы решить эту задачу, нам необходимо найти скорость тангенциальное, нормальное и полное ускорение в момент времени 3 с. Для этого используем формулы для нахождения скорости и ускорения.
1. Найдем скорость в момент времени 3 с.
Скорость величина, которая показывает, как быстро меняется путь в единицу времени. Для нахождения скорости воспользуемся производной от уравнения для расстояния по окружности s по времени t.
s = 8t - 0,2t^3
Дифференцируем уравнение по времени:
ds/dt = 8 - 0,6t^2
Теперь подставим значение времени t = 3 с в получившуюся производную:
Таким образом, скорость точки в момент времени 3 с составляет 2,6 м/с.
2. Найдем тангенциальное ускорение в момент времени 3 с.
Тангенциальное ускорение - это компонента ускорения, направленная по касательной к окружности. Для его нахождения воспользуемся второй производной уравнения для расстояния по окружности s по времени t.
d^2 s / dt^2 = -1,2t
Теперь подставим значение времени t = 3 с в получившуюся вторую производную:
d^2 s / dt^2 = -1,2 * 3
d^2 s / dt^2 = -3,6 м/с^2
Таким образом, тангенциальное ускорение точки в момент времени 3 с составляет -3,6 м/с^2.
3. Найдем нормальное ускорение в момент времени 3 с.
Нормальное ускорение - это компонента ускорения, направленная по радиусу окружности. Для его нахождения воспользуемся формулой:
a_n = (v^2) / r
где v - скорость, r - радиус окружности.
Подставим значения в формулу:
a_n = (2,6^2) / 1
a_n = 6,76 м/с^2
Таким образом, нормальное ускорение точки в момент времени 3 с составляет 6,76 м/с^2.
4. Найдем полное ускорение в момент времени 3 с.
Полное ускорение - это векторная сумма тангенциального и нормального ускорений. Для его нахождения воспользуемся формулой для нахождения длины вектора:
a = √(a_t^2 + a_n^2)
Подставим найденные значения:
a = √((-3,6)^2 + 6,76^2)
a = √(12,96 + 45,5376)
a = √58,4976
a ≈ 7,64 м/с^2
Таким образом, полное ускорение точки в момент времени 3 с составляет около 7,64 м/с^2.
Это полное решение задачи, включающее подробные шаги и обоснования, чтобы помочь школьнику понять каждый шаг решения.
Радиус окружности (r) = 1 м
Уравнение для расстояния по окружности (s) = 8t - 0,2t^3
Момент времени (t) = 3 с
Чтобы решить эту задачу, нам необходимо найти скорость тангенциальное, нормальное и полное ускорение в момент времени 3 с. Для этого используем формулы для нахождения скорости и ускорения.
1. Найдем скорость в момент времени 3 с.
Скорость величина, которая показывает, как быстро меняется путь в единицу времени. Для нахождения скорости воспользуемся производной от уравнения для расстояния по окружности s по времени t.
s = 8t - 0,2t^3
Дифференцируем уравнение по времени:
ds/dt = 8 - 0,6t^2
Теперь подставим значение времени t = 3 с в получившуюся производную:
ds/dt = 8 - 0,6 * (3^2)
ds/dt = 8 - 0,6 * 9
ds/dt = 8 - 5,4
ds/dt = 2,6 м/с
Таким образом, скорость точки в момент времени 3 с составляет 2,6 м/с.
2. Найдем тангенциальное ускорение в момент времени 3 с.
Тангенциальное ускорение - это компонента ускорения, направленная по касательной к окружности. Для его нахождения воспользуемся второй производной уравнения для расстояния по окружности s по времени t.
d^2 s / dt^2 = -1,2t
Теперь подставим значение времени t = 3 с в получившуюся вторую производную:
d^2 s / dt^2 = -1,2 * 3
d^2 s / dt^2 = -3,6 м/с^2
Таким образом, тангенциальное ускорение точки в момент времени 3 с составляет -3,6 м/с^2.
3. Найдем нормальное ускорение в момент времени 3 с.
Нормальное ускорение - это компонента ускорения, направленная по радиусу окружности. Для его нахождения воспользуемся формулой:
a_n = (v^2) / r
где v - скорость, r - радиус окружности.
Подставим значения в формулу:
a_n = (2,6^2) / 1
a_n = 6,76 м/с^2
Таким образом, нормальное ускорение точки в момент времени 3 с составляет 6,76 м/с^2.
4. Найдем полное ускорение в момент времени 3 с.
Полное ускорение - это векторная сумма тангенциального и нормального ускорений. Для его нахождения воспользуемся формулой для нахождения длины вектора:
a = √(a_t^2 + a_n^2)
Подставим найденные значения:
a = √((-3,6)^2 + 6,76^2)
a = √(12,96 + 45,5376)
a = √58,4976
a ≈ 7,64 м/с^2
Таким образом, полное ускорение точки в момент времени 3 с составляет около 7,64 м/с^2.
Это полное решение задачи, включающее подробные шаги и обоснования, чтобы помочь школьнику понять каждый шаг решения.