7.8.12. Δίνονται τα γραφήματα επιτάχυνσης; = ε; (t) και аn = an(t). Να προσδιορίσετε ποια γωνία σε μοίρες κάνει η συνολική επιτάχυνση με την κατεύθυνση της ταχύτητας τη χρονική στιγμή t = 3 s. (Απάντηση 56.3)
Ας υποθέσουμε ότι η γωνία μεταξύ της διεύθυνσης της ταχύτητας και της συνολικής επιτάχυνσης είναι ίση με α. Τότε μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το θεώρημα συνημιτόνου για να προσδιορίσουμε τη γωνία α: cos(α) = (a?^2 + an^2) / (|a?| * |an|) όπου a? - εφαπτομενική επιτάχυνση, an - κανονική επιτάχυνση. Από το γράφημα μπορούμε να προσδιορίσουμε τις τιμές του α; και an τη χρονική στιγμή t = 3 s. Αντικαθιστώντας τα στον τύπο, παίρνουμε: cos(α) = (4^2 + 3^2) / (|4| * |3|) = 25/12 α = arccos(25/12) ≈ 56,3°
Έτσι, η γωνία μεταξύ της κατεύθυνσης της ταχύτητας και της συνολικής επιτάχυνσης τη χρονική στιγμή t = 3 s είναι περίπου 56,3°.
Λύση στο πρόβλημα 7.8.12 από τη συλλογή του Kepe O.?. συνίσταται στον προσδιορισμό της γωνίας μεταξύ της διεύθυνσης της ταχύτητας και της συνολικής επιτάχυνσης τη χρονική στιγμή t = 3 s. Για να γίνει αυτό, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το θεώρημα συνημιτόνου αντικαθιστώντας τις τιμές της εφαπτομενικής και της κανονικής επιτάχυνσης στον τύπο: cos(α) = (a?^2 + an^2) / (|a?| * |an |). Από τα γραφήματα μπορούμε να προσδιορίσουμε τις τιμές του α; και an τη χρονική στιγμή t = 3 s. Αντικαθιστώντας τα στον τύπο, παίρνουμε ότι cos(α) = (4^2 + 3^2) / (|4| * |3|) = 25/12. Μπορούμε στη συνέχεια να βρούμε την τιμή της γωνίας α χρησιμοποιώντας τη συνάρτηση αντίστροφου συνημιτόνου: α = arccos(25/12) ≈ 56,3°. Έτσι, η απάντηση στο πρόβλημα είναι περίπου 56,3 μοίρες.
***
Πρόβλημα 7.8.12 από τη συλλογή του Kepe O.?. συνίσταται στον προσδιορισμό της γωνίας μεταξύ της συνολικής επιτάχυνσης και της κατεύθυνσης της ταχύτητας σε δεδομένο χρόνο t=3 δευτερόλεπτα. Για να λυθεί το πρόβλημα, δίνονται γραφήματα επιτάχυνσης σε προβολή στον άξονα α και στον άξονα αν - a?(t) και an(t), αντίστοιχα.
Είναι απαραίτητο να βρεθεί το διάνυσμα συνολικής επιτάχυνσης a χρησιμοποιώντας τον τύπο a = sqrt(a?^2 + an^2), όπου sqrt είναι η τετραγωνική ρίζα, a? - επιτάχυνση προβολής στον άξονα α, an - επιτάχυνση προβολής στον άξονα α.
Στη συνέχεια, πρέπει να βρείτε τη γωνία μεταξύ του διανύσματος συνολικής επιτάχυνσης a και του διανύσματος ταχύτητας v τη χρονική στιγμή t=3 δευτερόλεπτα, χρησιμοποιώντας τον τύπο cos(α) = (a * v) / (|a| * |v|), όπου α είναι η επιθυμητή γωνία, "*" - λειτουργία βαθμωτών γινομένων διανυσμάτων, "|" - δηλώνει το μέτρο του διανύσματος.
Η απάντηση στο πρόβλημα είναι η γωνία α, εκφρασμένη σε μοίρες. Σε αυτή την περίπτωση, η απάντηση είναι 56,3 μοίρες.
***