Тема 2.
Фактически любая кинематическая задача в двух дифференциальных и связанных с ними двух интегральных векторных уравнениях:
|
|
|
|
Равнопеременное движение (ускоренное или замедленное) - это движение, при котором ускорение остается неизменным как по величине, так и по направлению:
|
перепишем уравнение так, чтобы
переменная
|
|
проинтегрируем
уравнение, считая
|
|
получим формулу для скорости |
|
подставим во второе кинематическое уравнение и проинтегрируем |
В результате получим два векторных уравнения, которые применимы к любой задаче при условии, что ускорение точки не изменяется в процессе движения ни по величине, ни по направлению.
|
Общие
кинематические уравнения равнопеременного
движения точки (
|
|
В проекциях на оси декартовых координат (запишем только для оси х, т.к. для осей у и z они аналогичны при замене х
у, z).
|
Из этих общих уравнений можно получить кинематические уравнения движения в любой задаче, но сначала надо выбрать начальную точку отсчета для осей координат и их направления. Лучше оси выбирать так, чтобы начальные координаты были хо = 0 и уо = 0, т.е. совместить начало отсчета координат с начальным положением рассматриваемого тела; направить оси так, чтобы ускорение проецировалось только на одну ось, и все движение точки происходило в положительной области значений х и у.
Рассмотрим некоторые примеры.
Горизонтальный бросок (без учета сопротивления воздуха).
|
|
Если выбрать оси координат так, как
указано на рисунке, получим наиболее
простые кинематические уравнения.
Выразив t из первого
уравнения и, подставив его во второе,
получим уравнение траектории:
|
Бросок под углом к горизонту (без учета сопротивления воздуха) |
|
|
В этих примерах приведены общие кинематические уравнения движения, т.е. функциональные зависимости х(t) и y(t). Если мы хотим найти, например, длину броска или максимальную высоту подъема, нам нужно применить эти уравнения в соответствующие моменты времени.
|
|
|
|
Эти «готовые» формулы для «броска под углом » получены из приведенных выше общих уравнений при условиях: 1) в высшей точке подъема при t = t1, y = H, vy = 0, 2) в момент падения при t= t2, x= L, y = 0.
