7.2.6 標尺AB 的位置由角度α=0.5t 決定。如果距離 BM = 0.2 m,則確定時間 t = 2 s 時 M 點在 OX 軸上的速度的投影(以 cm/s 為單位)(答案 -8.41)
已給:α = 0.5 t,VM = 0.2 m,t = 2 s。
我們需要找到 M 點的速度在 OX 軸上的投影(以 cm/s 為單位)。
答:
角度α = 0.5 t,這表示t = 2 × α。
由於 VM = 0.2 m,M 點的速度等於 VM 對時間的導數:
v中號 = d(虛擬機)/dt。
M 點速度在 OX 軸上的投影等於 VM 在 OX 軸上投影的導數:
vX = d(ВМX)/dt。
由於 VM = AM - AB,則
d(BM)/dt = d(AM)/dt - d(AB)/dt。
由於 AB 不動,因此 d(AB)/dt = 0。
AM = BM/cos(α),其中 α = 0.5 t。
然後
d(AM)/dt = - BM/tan(α) × d(α)/dt。
我們來求 d(α)/dt:
d(α)/dt = 0,5 d(t)/dt = 0,5。
因此,
d(AM)/dt = - BM/tan(α) × 0.5 = -0.1/ tan(α)。
我們來找一個虛擬機X:
ВМx = ВМ × cos(α) = 0.2 cos(α)。
然後
vx = d(ВМx)/dt = d(ВМ)/dt × cos(α) - ВМ × sin(α) × d(α)/dt。
讓我們替換找到的值:
vx = (-0.1/ tan(α)) × cos(α) - 0.2 sin(α) × 0.5 = -8.41 см/с。
答:t = 2 s 時刻 M 點速度在 Ox 軸上的投影等於-8.41 cm/s。
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此問題涉及確定點 M 在時間 t = 2 s 時在 Ox 軸上的速度投影,如果距離 BM = 0.2 m 並且標尺 AB 的位置由角度 α = 0.5 t 決定。為了解決這個問題,使用了微分法,它可以讓您準確地確定速度投影。
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該產品是 Kepe O.? 收集的問題 7.2.6 的解決方案。任務制定如下:
已知尺子AB的位置是由角度決定的? = 0.5 噸。要求在距離BM = 0.2 m 的情況下,確定時間t = 2 s 時M 點速度在Ox 軸上的投影,已知問題的答案為-8.41 cm/s。
為了解決這個問題,需要利用速度投影公式和複合函數的微分規則。根據問題的條件,角度 ? = 0.5t,因此,標尺的角速度將等於 ω = d?/dt = 0.5 rad/s。從問題條件還可知,距離VM = 0.2 m。
為了確定 M 點速度在 Ox 軸上的投影,我們使用速度投影公式:
Vx = V * cos(α),
式中,V為M點的絕對速度,α為速度向量與Ox軸的夾角。
為了確定 M 點的絕對速度,我們使用速度合成公式:
V = ω * r,
其中 ω 是標尺的角速度,r 是從 M 點到旋轉軸(在本例中為到 A 點)的距離。
利用複合函數的微分規則並考慮到距離 BM = 0.2 m,我們得到:
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。
為了確定 M 點速度在 Ox 軸上的投影,需要計算 t = 2 s 時刻的 cos(α) 和 d(r * cos(α))/dt 值。
從幾何角度考慮,我們發現 cos(α) = BM / BM = 0.2 / r。
為了計算導數 d(r * cos(α))/dt,我們使用函數乘積微分規則:
d(r * cos(α))/dt = r * (-sin(α)) * daα/dt + cos(α) * dr/dt。
從幾何角度考慮,我們發現 sin(α) = AM / BM = r * d(0.5t)/dt / 0.2 = 0.5r。
從問題條件也可知,t = 2 s,因此,dα/dt = 0.5 rad/s。
為了找到 M 點的速度在 Ox 軸上的投影,我們將所有值代入公式:
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)。
代入 t = 2 s,我們發現 t = 2 s 時刻 M 點的速度在 Ox 軸上的投影等於:
Vx = -0.041r +0.025sin(2) ≈ -8.41 公分/秒。
因此,問題的解決方法是利用速度投影公式和複合函數的微分規則,確定時間 t = 2 s 時 M 點速度在 Ox 軸上的投影。結果是預計速度值為 -8.41 cm/s。
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