一质点在r=010 的圆周上运动设t=0时质点位于极轴上其角位置与时间的关系式为θ=2+4 ttt。求:1 t = 20时质点的角加速度和线速度;2 t = 20时质点的法向加速度和切向加速度;3 什么时刻质点的法向加速度和切向加速度的值相等?
(1) 角加速度:根据θ关于时间的关系式可以求得角速度ω和角加速度α: ω = dθ/dt = 12t*t α = dω/dt = 24t
代入t=2.0,可得: ω = 48.0弧度/秒 α = 48.0弧度/秒²
线速度:对于圆周运动,线速度v等于半径r乘以角速度ω,即: v = rω = 0.10×48.0 = 4.8米/秒
(2) 法向加速度:法向加速度an等于向心加速度的平方除以半径r,即: an = v²/r = (4.8)²/0.10 = 230.4米/秒²
切向加速度:切向加速度at等于半径r乘以角加速度α,即: at = rα = 0.10×48.0 = 4.8米/秒²
(3) 质点的总加速度a等于向心加速度an和切向加速度at的平方和的平方根,即: a = √(an² + at²) = √(230.4² + 4.8²) ≈ 230.5米/秒²
当法向加速度等于切向加速度时,即an = at,可得: v²/r = rα v² = r²α rω² = rα ω² = α 代入θ关于时间的关系式可得: 12ttt*t = 24t t = √2 ≈ 1.414秒
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