7.2.6 定規 AB の位置は、角度 α = 0.5 t によって決まります。距離 BM = 0.2 m の場合、時間 t = 2 秒における点 M の Oバツ 軸への速度の投影を cm/s 単位で求めます (答え -8.41)。
仮定: α = 0.5 t、VM = 0.2 m、t = 2 秒。
点 M の Oバツ 軸への速度の投影を cm/s 単位で求める必要があります。
答え:
角度 α = 0.5 t、つまり t = 2 × α となります。
VM = 0.2 m であるため、点 M の速度は時間に関する VM の導関数に等しくなります。
vM = d(VM)/dt。
点 M の速度の Oバツ 軸への投影は、VM の Oバツ 軸への投影の導関数と等しくなります。
vバツ = d(ВМバツ)/dt。
VM = AM - AB なので、
d(BM)/dt = d(AM)/dt - d(AB)/dt。
AB は移動しないので、d(AB)/dt = 0 となります。
AM = BM/cos(α)、α = 0.5 t。
それから
d(AM)/dt = - BM/tan(α) × d(α)/dt。
D(α)/dt を求めてみましょう。
d(α)/dt = 0.5 d(t)/dt = 0.5。
したがって、
d(AM)/dt = - BM/tan(α) × 0.5 = -0.1/tan(α)。
VM を見つけてみましょうバツ:
ВМx = ВМ × cos(α) = 0.2 cos(α)。
それから
vx = d(ВМx)/dt = d(ВМ)/dt × cos(α) - ВМ × sin(α) × d(α)/dt。
見つかった値を代入してみましょう。
vx = (-0.1/tan(α)) × cos(α) - 0.2 sin(α) × 0.5 = -8.41 см/с。
答え: 時間 t = 2 秒における点 M の速度の Ox 軸への投影は、-8.41 cm/s に等しくなります。
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この問題は、距離 BM = 0.2 m、定規 AB の位置が角度 α = 0.5 t で決まる場合、時間 t = 2 秒における点 M の速度の Ox 軸への投影を決定することに関するものです。この問題を解決するには、速度投影を正確に決定できる微分法が使用されます。
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この製品は、Kepe O.? のコレクションの問題 7.2.6 に対する解決策です。タスクは次のように定式化されます。
定規ABの位置は角度θによって決まるとする。 = 0.5t。距離 BM = 0.2 m の場合、時間 t = 2 秒における点 M の Ox 軸上への速度の投影を決定する必要があります。問題の答えは -8.41 cm/s であることが知られています。
この問題を解決するには、速度射影公式と合成関数の微分規則を利用する必要があります。問題の条件に応じて、角度? = 0.5t、したがって、定規の角速度は ω = d?/dt = 0.5 rad/s に等しくなります。また、問題の条件から、距離 VM = 0.2 m であることがわかります。
点 M の Ox 軸への速度の投影を決定するには、次の速度投影公式を使用します。
Vx = V * cos(α)、
ここで、V は点 M の絶対速度、α は速度ベクトルと Ox 軸の間の角度です。
点 M の絶対速度を決定するには、次の速度合成公式を使用します。
V = ω * r、
ここで、ω は定規の角速度、r は点 M から回転軸 (この場合は点 A) までの距離です。
組成関数を微分するためのルールを使用し、距離 BM = 0.2 m を考慮すると、次が得られます。
Vx = d(V * cos(α))/dt = (dV/dt) * cos(α) - V * sin(α) * dα/dt = (ω * (d(r * cos(α))/ dt)) * cos(α) - ω * r * sin(α) * daα/dt。
点 M の速度の Ox 軸への投影を決定するには、時間 t = 2 秒における cos(α) および d(r * cos(α))/dt の値を計算する必要があります。
幾何学的考察から、cos(α) = BM / BM = 0.2 / r であることがわかります。
導関数 d(r * cos(α))/dt を計算するには、関数の積を微分するためのルールを使用します。
d(r * cos(α))/dt = r * (-sin(α)) * daα/dt + cos(α) * dr/dt。
幾何学的考察から、sin(α) = AM / BM = r * d(0.5t)/dt / 0.2 = 0.5r であることがわかります。
問題の条件から、t = 2 s、つまり dα/dt = 0.5 rad/s であることもわかります。
点 M の速度の Ox 軸への投影を見つけるには、すべての値を式に代入します。
Vx = (ω * (r * (-sin(α)) * da/dt + cos(α) * dr/dt)) * cos(α) - ω * r * sin(α) * da/dt、
Vx = 0,5 * (0,2 * (-0,5r) * 0,5 + 0,2 * (-sin(0,5t)) * d(0,5t)/dt) * (0,2 / r) - 0,5 * 0,2 * 0,5r * sin(0,5t)、
Vx = -0,041r + 0,025sin(t)。
T = 2 s を代入すると、時間 t = 2 s における点 M の Ox 軸への速度の投影は次と等しいことがわかります。
Vx = -0.041r +0.025sin(2) ≈ -8.41 cm/s。
したがって、問題の解決策は、速度射影公式と合成関数を微分する規則を使用して、時間 t = 2 秒における点 M の Ox 軸への速度の射影を決定することです。結果は、予測速度値 -8.41 cm/s になります。
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